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Des astrophysiciens venus de toute l’Europe unissent leurs talents pour développer des outils de haute technologie permettant d’explorer l’Univers

Un consortium de 16 pays participant au projet européen AHEAD a développé des technologies et une infrastructure de recherche destinées à l’astrophysique des hautes énergies

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Des scientifiques de 26 organisations et entreprises de 16 pays européens ont rassemblé leurs talents pour développer des technologies de pointe et une infrastructure de recherche afin d’en savoir plus sur l’Univers. L’équipe AHEAD a aidé le continent à se préparer pour la mission Athena, le gigantesque observatoire spatial à rayons X qui doit être lancé par l’Agence spatiale européenne en 2030. Les rayons X sont essentiels pour comprendre l’Univers, car 50 % de sa matière ordinaire n’est constituée ni d’étoiles ni de galaxies au sens où nous l’entendons, mais plutôt de gaz brûlant à des températures de plusieurs millions de degrés. Ce gaz remplit l’Univers suivant une structure semblable à celle d’une toile d’araignée, donnant naissance aux galaxies. À des températures aussi élevées, ce gaz n’est perceptible que par les rayons X, explique le professeur Luigi Piro, directeur de recherche à l’Institut national d’astrophysique de Rome, qui a coordonné le projet. «Dans ce domaine, la technologie et les infrastructures deviennent de plus en plus complexes et coûteuses, surtout en raison de la nécessité d’atteindre des objectifs de plus en plus ambitieux en termes de performances», explique le professeur Piro. «Aucun pays n’est en mesure de répondre seul et de manière réaliste à de telles exigences». Les développeurs des petits et grands pays de l’UE ont partagé leurs ressources et leur expertise afin de développer de meilleures technologies dans les domaines prioritaires de l’astrophysique. Ils ont travaillé sur l’optique des rayons X, le contrôle des fonds de ciel dû aux particules de haute énergie en orbite et le développement d’une nouvelle génération de capteurs cryogéniques à rayons X, qui mesurent l’énergie des photons. «Nos résultats ont conduit à une forte amélioration des technologies, à tel point que la plupart des études dirigées par AHEAD sont maintenant intégrées à la conception des instruments pour Athena», explique le professeur Piro. Les mystères de l’Univers Athena disposera d’instruments et d’un grand télescope à rayons X qui permettront aux scientifiques d’observer les sources de rayons X les plus faibles et les plus distantes de l’Univers. «Athena emportera de nouveaux instruments et miroirs afin de répondre à des questions fondamentales en astrophysique et en cosmologie, telles que: comment la matière ordinaire s’est-elle assemblée dans la structure à grande échelle que nous voyons aujourd’hui et comment les trous noirs grandissent-ils et façonnent-ils l’univers?», explique le professeur Piro. Le consortium AHEAD a également mené une enquête pilote pour déterminer si les technologies utilisées par ses organisations membres pouvaient être appliquées à des domaines autres que celui de la recherche astrophysique. Il a déterminé qu’un détecteur cryogénique microcalorimètre de rayons X à haute résolution spectrale dans un dispositif à émission de photons X induite par particules était approprié pour faire des analyses non invasives en biologie, sur des œuvres d’art et des objets archéologiques ou pour effectuer des mesures environnementales de haute sensibilité. Toutefois, ce qui enthousiasme le plus les partenaires d’AHEAD est sans doute la façon dont ils ont formé les chercheurs, ouvert leurs installations à une communauté plus large, notamment les PME, et diffusé leurs travaux via ateliers et des documents pédagogiques. Une vidéo, traduite dans plus d’une douzaine de langues, a touché un public de 10 millions de personnes. «Parfois, le domaine des phénomènes cosmiques de haute énergie est bien loin de l’image d’un cosmos immuable et silencieux que nous ressentons lorsque nous observons le ciel nocturne», remarque le professeur Piro. «Certaines personnes peuvent difficilement imaginer que les animations qu’elles voient dans nos vidéos et dans nos présentations en planétarium représentent des phénomènes réels. En faisant appel à leur imagination, nous espérons que les jeunes universitaires auront envie d’en apprendre davantage au sujet de l’astrophysique des hautes énergies.»

Mots‑clés

AHEAD, astrophysique des hautes énergies, Athena, rayons X, capteurs cryogéniques à rayons X, photons, télescope à rayons X, trous noirs, détecteur cryogénique microcalorimètre

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