A la recherche de molécules d'eau dans la Voie Lactée

Un nouvel instrument équipe le télescope APEX (Atacama Pathfinder Experiment) de 12 mètres installé à 5000 mètres d'altitude dans les Andes chiliennes. De facture suédoise, ce récepteur baptisé SEPIA aura pour mission de détecter les faibles signaux en provenance de l'eau ainsi que d'autres molécules de la Voie Lactée, de quelques galaxies proches et de l'Univers jeune. Ce nouvel instrument ouvre ainsi une fenêtre encore inexplorée sur l'Univers.


Installé sur le télescope APEX en début d'année, SEPIA (1) est sensible aux longueurs d'onde comprises entre 1,4 et 1,9 millimètres (2), généralement absorbées par la vapeur d'eau atmosphérique. Mais parce qu'il bénéficie d'exceptionnelles conditions d'observation – le très faible taux d'humidité de l'air ambiant à la surface du Plateau de Chajnantor au nord du Chili, SEPIA sera en mesure de détecter de faibles signaux en provenance de l'espace.

Ce domaine de longueurs d'onde présente un grand intérêt du point de vue astronomique: s'y cachent les signaux émis par les molécules d'eau extraterrestre, en effet. La présence d'eau témoigne de la survenue de nombreux processus astrophysiques telle la formation d'étoiles et participe sans nul doute à l'émergence de la vie. Etudier la distribution spatiale de l'eau – au sein de nuages moléculaires, de zones de formation stellaire et de comètes du Système Solaire – devrait permettre de mieux comprendre son rôle dans la Voie Lactée ainsi que dans l'histoire de la Terre. En outre, la sensibilité de SEPIA en fait un puissant outil de détection du monoxyde de carbone et du carbone ionisé au sein des galaxies de l'Univers jeune.

Des observations astronomiques tests ont été effectuées au cours de l'année 2015 au moyen du télescope APEX doté du nouveau capteur SEPIA. Des récepteurs identiques sont actuellement en cours d'installation sur les antennes du réseau ALMA. Les résultats obtenus par le nouveau détecteur d'APEX sont positifs. Cette phase de validation s'ensuit d'une phase de mise à disposition de SEPIA à la communauté scientifique dans son ensemble. En particulier, les astronomes peuvent désormais formuler des demandes d'observation au moyen de SEPIA.


“Les premières mesures effectuées par APEX doté de SEPIA indiquent que nous sommes réellement en train d'ouvrir une nouvelle fenêtre, en traquant la présence d'eau au sein de l'espace interstellaire notamment – SEPIA offrira aux astronomes la possibilité de rechercher des objets requérant une résolution spatiale plus élevée lorsque le même récepteur équipera le réseau ALMA” précise John Conway, directeur de l'Observatoire Spatial Onsala, Université de Technologie Chalmers en Suède.

Tout comme le fait de disposer d'un ciel sombre constitue le pré-requis à l'observation d'objets de faible luminosité dans le domaine visible, une atmosphère très sèche se révèle indispensable à la capture de signaux en provenance d'eau extraterrestre à des longueurs d'ondes plus élevées. Outre ce faible taux d'humidité ambiant, les détecteurs doivent être refroidis à une température très basse (-269 degrés Celsius), supérieure de 4 degrés seulement au zéro absolu, pour correctement fonctionner. De récents progrès technologiques viennent de permettre la réalisation de ces détecteurs.

Le télescope APEX, fruit d'une collaboration réussie entre l'Institut Max Planck dédié à la Radioastronomie (MPIfR), l'Observatoire Spatial Onsala (OSO) et l'ESO, est le plus grand télescope composé d'une seule parabole submillimétrique opérant dans l'hémisphère sud. Sa conception dérive d'un prototype d'antenne réalisé dans le cadre du projet ALMA.


Notes:

(1) Le terme SEPIA est un acronyme stipulant l'origine suédoise de ce nouveau récepteur dédié à l'instrument APEX géré par l'ESO. SEPIA a été conçu et réalisé par l'équipe de développement de récepteurs avancés (GARD) de l'Observatoire Spatial Onsala à l'Université de Technologie Chalmers de Suède, et financé par l'ESO. SEPIA a été conçu pour accueillir trois récepteurs – à l'heure actuelle, seul un récepteur a été positionné. A l'origine, cette cartouche de récepteurs fut développée et testée pour les besoins du réseau ALMA (Bande 5), dans le cadre du Programme Cadre FP6 de la Commission Européenne (Evolution d'ALMA) (ann15059). L'ESO a livré la source de l'oscillateur local et le NRAO a produit l'électronique de température ambiante (ann15059).
Le terme Sepia désigne par ailleurs une couleur en lien avec l'eau. La nuance brune-rougeâtre, typique du pigment issu de la seiche de genre Sepia (présente dans les eaux suédoises et chiliennes), caractérise les encres utilisées depuis l'antiquité. Enfin, le ton sepia offre aux tirages photographiques une durée de vie supérieure.

(2) Fréquences comprises entre 158 et 211 GHz.