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Repousser les limites de l’observation des étoiles grâce au plus grand observatoire de rayons gamma du monde

Les chercheurs pourraient se trouver rapidement en mesure d’en apprendre bien plus sur les phénomènes les plus extrêmes du cosmos grâce à plus de 100 télescopes offrant une résolution accrue, une précision inégalée et une sensibilité dix fois supérieure à celle des instruments actuels.

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Pour explorer les secrets des explosions d’étoiles ou des trous noirs, les scientifiques se sont intéressés aux rayons gamma qu’ils émettent. Cependant, les rayons gamma ne pénètrent pas dans l’atmosphère terrestre, ce qui complique leur étude. Afin de savoir quel processus à haute énergie a engendré un rayon gamma donné, les scientifiques ont observé les cascades de particules secondaires produites quand un rayon rencontre l’atmosphère. Ces cascades, qui provoquent des éclats de lumière bleue appelés lumière Tcherenkov d’après le nom du physicien russe qui les a découverts, ne durent que quelques milliardièmes de seconde et sont invisibles à l’œil nu. Qui plus est, elles sont très rares et n’émettent qu’un photon de rayon gamma par mètre carré par année (pour les sources fortement lumineuses) ou par siècle (pour les sources faiblement lumineuses). Afin d’augmenter leurs chances de capter ces cascades, un consortium de 1 420 chercheurs rattachés à plus de 200 instituts de 31 pays mettent actuellement au point un observatoire terrestre de rayons gamma appelé le Cherenkov Telescope Array (CTA). Cet observatoire, qui a également été soutenu par deux projets financés par l’UE, CTA-PP et CTA-DEV, devrait être, une fois achevé, la plus grande infrastructure terrestre de détection des rayons gamma. Constitué d’un réseau de télescopes, il observera le ciel avec la meilleure résolution en énergie jamais atteinte. Selon le site web du projet, il sera également doté d’une «précision sans précédent et sera dix fois plus sensible que les instruments existants». Il devrait permettre de capter le rayonnement gamma émis par les supernovas et les grands trous noirs avec une précision bien supérieure à celle des détecteurs de rayons gamma actuels. Caractéristiques de l’observatoire Le CTA sera constitué de 118 télescopes répartis sur deux sites: À Paranal, au Chili, dans l’hémisphère sud, et sur l’île de La Palma en Espagne, dans l’hémisphère nord. Il sera utilisé pour étudier les phénomènes les plus extrêmes de l’univers et pour mieux comprendre le rôle que jouent les particules de haute énergie dans l’évolution des systèmes cosmiques. Pour ce faire, l’équipe projet déploiera trois catégories de télescopes (de petite, moyenne et grande dimension) afin de détecter les rayons gamma dans la gamme d’énergie allant de 20 GeV à 300 TeV. Quarante télescopes de moyenne dimension et huit de grande dimension seront installés dans l’hémisphère nord et dans l’hémisphère sud. Les 70 télescopes de petite dimension du projet, qui sont les plus sensibles aux rayons gamma haute énergie, ne seront utilisés que sur le site austral. Le prototype de télescope Schwarzschild-Couder (SCT) mis au point pour le projet CTA a détecté sa première lumière Tcherenkov le 23 janvier, à peine une semaine après son inauguration. Ce télescope de taille moyenne à deux miroirs couvrira la gamme d’énergie comprise entre 80 GeV et 50 TeV. «Une première en son genre dans l’histoire des télescopes à rayons gamma, la conception du SCT devrait améliorer nettement les performances du CTA et nous rapprocher des limites théoriques de cette technologie», explique le professeur David Williams de l’Université de Californie à Santa Cruz, partenaire du projet, dans une annonce publiée sur le site web du projet un peu plus tôt dans l’année. Quelle sera la suite? Alors que les projets CTA-DEV (Cherenkov Telescope Array: Infrastructure Development and Start of Implementation) et CTA-PP (The Preparatory Phase for the Cherenkov Telescope Array) sont tous deux terminés, l’observatoire, quant à lui, ne fait que commencer son passionnant parcours de recherche. Les premiers télescopes en pré-production seront installés en 2020 et l’observatoire commencera à fonctionner en 2022. L’observatoire, qui sera le premier de ce type à être utilisé comme source ouverte de données astronomiques pour les chercheurs en astronomie et en physique des particules du monde entier, devrait être achevé en 2025. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web des projets CTA-DEV/CTA-PP

Pays

Allemagne

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