[News] LOFAR, le plus grand réseau européen en radioastronomie, obtient des images à haute résolution du jet d’un quasar

[Michel]

Pour la première fois, les signaux transmis par les groupes d'antennes du radiotélescope géant LOFAR (LOw Frequency ARray : réseau à basses fréquences) aux Pays-Bas, en Allemagne, au Royaume-Uni et en France - à la station de radioastronomie de Nançay (CNRS/Observatoire de Paris/Université d'Orléans) - ont été combinés au moyen de son supercalculateur. Avec cette réussite, le Télescope International LOFAR (ILT) devient un réseau aux excellentes performances en sensibilité, grâc...

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[passant]

Si je comprends bien des ondes électroacoustiques ont été mises sous contrôle du téléscope Lofar à l'aide d"un super calculateur ce qui a permis de rendre visible par des images, ces ondes ?

[Bap2703]

C'est un télescope radio. Chaque antenne collecte un signal et le supercalculateur combine les signaux de toutes les antennes.
De cette manière le tout se comporte comme une super antenne.

[waltokran]

bonjour,

où peut-on trouver la source des images ? J'ai regardé sur le site de LOFAR mais je n'y ai rien trouvé.

Merci

[passant]

Chaque antenne collecte un signal

Certes un signal, mais que représente ce signal ?

[Optrolight]

De la même manière que l'on fait de l'interférométrie en visible et proche infrarouge, l'observation en onde radio en mode interférométrie apporte une capacité de résolution élevée en simulant des télescope équivalent à un super télescope dont le diamètre est équivalent à la distance entre les télescopes d'où une résolution angulaire impressionnante malgré les grandes longueurs d'onde utilisée.

Dans les longueurs d'onde radio, on utilise des antennes (et non des miroirs) pour capter le signal électromagnétique.
L'interférométrie est plus facile dans ces longueurs d'onde car on peut dater très précisément l'arrivée d'un signal et donc les faire interférer à posteriori grâce à un supercalculateur.

Le signal récupéré comporte une amplitude (un niveau) et une phase (temporelle et spatiale). En mélangeant ces signaux de façon très précise (en phase de manière cohérente) on obtient des franges d'interférences. Ces franges d'interférence ont une amplitude et une phase. A partir de ces deux observables on peut reconstruire l'image de l'objet observée et ainsi obtenir une image de très grande résolution.

[cisou9]

Certes un signal, mais que représente ce signal ?

Des fréquences radio, qui sont traité par interférométrie puis dans un calculateur, peut-être des séries de Fourier, je suis électronicien mais pas astrophysicien.

[passant]

Dans les longueurs d'onde radio, on utilise des antennes (et non des miroirs) pour capter le signal électromagnétique.
L'interférométrie est plus facile dans ces longueurs d'onde car on peut dater très précisément l'arrivée d'un signal et donc les faire interférer à posteriori grâce à un supercalculateur.

Merci Optrolight de tes explications. En fait ce qui me fait défaut pour comprendre au mieux l'article c'est l'expérience de l'interférométrie.

A priori il faut être "aux boutons" pour l'expérience de ce mot. Aussi, merci de ta présentation concernant la différence de captation des signaux électromagnétiques.

[Bap2703]

1) Signaux électromagnétiques
Les signaux mesurés sont des signaux radio = ondes électromagnétiques de basse fréquence. Note : la lumière visible correspond à des ondes électromagnétiques de haute fréquence. Physiquement lumière et radio c'est la même chose. Seule la fréquence change.
Maintenant on a aussi : longueur d'onde = vitesse de la lumière / fréquence
Donc nos ondes radio de basse fréquence ont une grande longueur d'onde.
Exemple : à 100MHz la longueur d'onde est d'environ 3 mètres. (Le visible c'est 400 à 800nm !)

2) Antenne radio
Ensuite pour détecter une onde électromagnétique il faut une antenne. Elle peut avoir des trous de l'ordre de la longueur d'onde. Les trous ca a l'avantage d'être pas cher et léger
Si vous avez bien suivi vous devez maintenant comprendre qu'un grillage peut faire office d'antenne dans les grandes longueurs d'ondes. Alors que pour du visible ca ne marchera pas car les trous sont bien plus grands que la longueur d'onde. C'est facile à vérifier vous pouvez voir à travers un grillage. Si vous pouviez voir dans le domaine radio le grillage apparaitrait comme un miroir !
Hormis les différences d'échelle les ondes radio se comportent en tout point comme la lumière.

3) Radiotélescope
En optique (valable en radio aussi !) il y a une loi dite : limite de diffraction. De façon simplifiée elle dit que plus on veux distinguer deux points très proches, plus il faut collecter la lumière sur une grande surface. Et pareil quand la longueur d'onde augmente : c'est pourquoi les radio télescopes normaux sont de grandes structures (qui heureusement peuvent comporter beaucoup de trous).
Mais sur un télescope une grande antenne ne fait pas tout. Il faut encore focaliser la lumière/radio pour en faire une image. Ça nécessite de donner une forme aux antennes/miroirs, typiquement des paraboles.

Voici le radiotélescope de Nancay. L'antenne au fond collecte les ondes radio venant du ciel. Comme vous le voyez il s'agit d'une sorte de gros grillage, et pourtant dans le domaine radio il se comporte comme un mirroir. Vu qu'il est à environ 45 degrés les ondes radio sont réfléchies à l'horizontale vers la seconde antenne. Celle-ci à une forme parabolique qui renvoie les ondes radio vers le bâtiment au milieu qui doit renfermer le détecteur à proprement dit. Le signal est focalisé de manière à produire directement une image, en ondes radio certes.
[img=]http://www.teamtech.fr/RadiotelescopeNancay.jpg[/img]


4) Interférométrie
Pour obtenir de meilleures images du ciel il faut faire encore plus grand : pas évident. On peut faire des choses très grandes en posant simplement des antennes par terre : mais on doit suivre la courbure du sol. Si on ne donne pas une forme précise à l'ensemble on ne pourra pas focaliser les ondes en un point pour former une image.
L'astuce c'est que focaliser l'image revient à faire une opération mathématique : la transformée de Fourier inverse. L'idée est donc de faire cette opération de façon mathématique et non de façon physique.
Sur une surface immense on va poser plein de petites antennes autonomes : chacune est un mini radiotélescope qui mesure le signal radio là où il est disposé. Un ordinateur récupère ensuite les milliers de signaux individuels et effectue mathématiquement l'opération équivalente à la focalisation : il créé une image à partir d'une zone de collection gigantesque. On a un super télescope radio capable de distinguer des objets très proches.

J'espère que c'est assez clair et abordable



Bonus : Pourquoi on fait ca dans le domaine radio et pas dans le domaine visible ?
C'est simple, pour effectuer la dite opération mathématique il faut mesurer précisément la phase des signaux radio sur chaque mini-antenne.
Imaginez une sinusoïde de 3m de long. Avec une règle graduée en millimètres vous pouvez mesurer la phase avec une précision de 1mm sur 3m.
Par contre dans le visible la longueur d'onde fait entre 400 et 800nm... avec votre millimètre de précision vous n'allez pas bien loin... Même avec tous les moyens que vous pouvez imaginer il sera toujours plus difficile de mesurer la phase sur un signal de petite longueur d'onde.

Note : on fait quand même de l'interférométrie optique ! Mais dans ce cas on procède différemment : au lieu de mesurer la phase puis faire une opération mathématique, on fait interférer les signaux de manière à réaliser cette opération de manière physique.
La grande différence c'est qu'en mesurant directement la phase il est aisé d'envoyer l'information sur un réseau de communication. Alors que pour envoyer des signaux optiques bruts il faut un chemin optique parfaitement maitrisé, ce qui n'est faisable que sur des courtes distances. Par exemple entre les télescopes du VLT ca se fait. Mais pas moyen de faire cela au niveau d'un continent comme ca se fait en radioastronomie.

[passant]

Un grand merci Bap pour tes explications.

J'ai une idée intuitive des ondes radio et des ondes de la lumière et cette intuition me produit une pensée confuse, avec ton explication je situe mieux la différence entre ces deux ondes de même nature. Encore merci.

La lecture de ton texte n'est pas encore bouclée me concernant. Encore merci.