Une illustration de deux étoiles à neutrons tournant l'une autour de l'autre en fusionnant. Crédit :NASA/CXC/Trinity University/D. Pooley et al.
Les astronomes ont connu une année à succès.
En plus de traquer une source cosmique de neutrinos, ils ont détecté la fusion de deux étoiles à neutrons de la taille d'une ville, chacun plus massif que le soleil.
Les découvertes ont été présentées comme la preuve qu'une "nouvelle ère de l'astronomie multimessagers" était arrivée.
Mais qu'est-ce que l'astronomie multimessagers ?
Dans notre vie quotidienne, nous interprétons le monde qui nous entoure en fonction de différents signaux, comme les ondes sonores, la lumière (un type d'onde électromagnétique) et la pression cutanée. Chacun de ces signaux peut être transporté par un « messager » différent. De nouveaux messagers mènent à de nouvelles idées. Les astronomes ont donc accueilli avec enthousiasme un nouvel ensemble de messagers dans leur science.
De nombreux messagers
Pour la majeure partie de l'histoire de l'astronomie, les scientifiques ont principalement étudié les signaux transmis par un messager, un rayonnement électromagnétique. Ces vagues, qui se déplacent dans l'espace et le temps, sont décrits par leurs longueurs d'onde ou la quantité d'énergie trouvée dans leurs particules, les photons.
Les ondes radio ont des photons avec la plus faible quantité d'énergie et les plus longues longueurs d'onde, suivi de la lumière infrarouge et optique à des énergies et des longueurs d'onde intermédiaires. Les rayons X et les rayons gamma ont les longueurs d'onde les plus courtes et la plus haute énergie.
Vingt-sept antennes radio constituent le Karl G. Very Large Array au Nouveau-Mexique. Le VLA est un outil important pour l'étude des ondes radio cosmiques. Crédit :Shutterstock
Mais les scientifiques étudient aussi d'autres messagers :
Et tandis que certains domaines de l'astronomie ont exploré ces messagers pendant des années, les astronomes n'ont observé que récemment des événements bien au-delà de la Voie lactée avec plus d'un messager en même temps. En quelques mois seulement, le nombre de sources où les astronomes peuvent reconstituer les signaux de différents messagers a doublé.
Comme une promenade sur la plage
L'astronomie multimessagers est une évolution naturelle de l'astronomie. Les scientifiques ont besoin de plus de données pour dresser un tableau complet des objets qu'ils étudient et faire correspondre les théories qu'ils développent avec leurs observations.
Les astronomes ont combiné différentes longueurs d'onde de photons pour reconstituer certains des mystères de l'univers. Par exemple, la combinaison de données radio et optiques a joué un rôle majeur dans la détermination que la Voie lactée est une galaxie spirale en 1951.
Et l'astronomie continue de révéler d'excellents résultats sur notre univers en utilisant un seul messager, photons. Donc, si l'astronomie multimessager n'est qu'une étape évolutive d'une incroyable histoire de succès, ça veut dire que c'est juste un nouveau mot à la mode ?
Les quatre messagers de l'astronomie. Crédit :Adapté de IceCube Collaboration
Nous ne le pensons pas.
Imaginez que vous marchez le long d'une plage océanique. Vous profitez de la vue d'un incroyable coucher de soleil, entendre le roulement des vagues, sentir le sable sous vos pieds et sentir l'air salé. Vos sens combinés forment une expérience plus complète.
Avec l'astronomie multi-messagers, nous espérons apprendre davantage de l'univers en combinant plusieurs messagers, tout comme nous combinons la vue, audience, toucher et sentir.
Mais ce n'est pas toujours un pique-nique
Les cultures des astronomes et des physiciens des particules représentent différentes approches de la science. En astronomie multimessagers, ces cultures se heurtent.
L'astronomie est un domaine d'observation et non une expérience. Nous étudions les objets astronomiques qui évoluent dans le temps (astronomie dans le domaine temporel), ce qui signifie que nous n'avons souvent qu'une seule chance d'observer un événement astronomique transitoire.
Jusque récemment, la plupart des astronomes du domaine temporel travaillaient en petites équipes, sur plusieurs projets à la fois. Nous utilisons des ressources comme The Astronomer's Telegram ou le Gamma-ray Coordination Network pour communiquer rapidement les résultats, avant même de soumettre des articles scientifiques.
Une interprétation artistique de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA. Ce satellite spatial produit les images aux rayons X les plus détaillées des phénomènes astrophysiques de haute énergie. Crédit :NGST
Étant donné que la plupart des sources attendues de signaux multimessagers sont des événements astronomiques transitoires, c'est un énorme effort pour capturer les messagers en plus des photons.
Lire la suite :L'observatoire IceCube détecte des neutrinos et découvre un blazar comme source
Les physiciens des particules ont ouvert la voie en créant de grandes collaborations internationales pour s'attaquer à leurs problèmes les plus difficiles, y compris le grand collisionneur de hadrons, l'Observatoire des neutrinos IceCube et l'Observatoire des ondes gravitationnelles par interféromètre laser (LIGO). Rassembler des centaines à des milliers de chercheurs pour travailler vers des objectifs communs nécessite une identification complète des rôles, des directives de communication strictes et de nombreuses téléconférences.
La nécessité de répondre aux changements rapides d'une source multimessagers et l'énorme effort pour capturer les signaux multimessagers signifient que l'astronomie et la physique des particules doivent fusionner l'une vers l'autre pour obtenir le meilleur des deux cultures.
Les avantages de l'astronomie multimessagers
Alors que l'astronomie multimessagers est une évolution de ce que les astronomes et les physiciens des particules ont fait pendant des décennies, les résultats combinés sont intrigants.
La détection d'ondes gravitationnelles provenant de la fusion d'étoiles à neutrons a confirmé que ces collisions ont produit une grande partie de l'or et du platine sur Terre (et dans tout l'univers). Il a également montré comment ces collisions donnent lieu à (au moins certains) de courts sursauts gamma - l'origine de ces événements explosifs a été une énorme question ouverte en astronomie.
L'observatoire de neutrinos IceCube a utilisé un kilomètre cube de glace antarctique limpide pour capturer le signal d'un neutrino rare qui a aidé à localiser une galaxie à quatre milliards d'années-lumière avec un trou noir supermassif lançant un jet de photons et de particules proches de la vitesse de la lumière directement à notre système solaire. Crédit : Collaboration IceCube/NSF
La première association d'un neutrino avec une seule source astronomique a donné un aperçu de la façon dont l'univers fabrique ses particules les plus énergétiques. L'astronomie multimessager révèle des détails sur certaines des conditions les plus extrêmes de notre univers.
La perspective multi-messagers rapporte déjà plus que la somme de ses parties - et nous pouvons nous attendre à voir des découvertes plus surprenantes à l'avenir. Des équipes d'élite à travers le Canada contribuent déjà à la croissance de ce jeune domaine, et l'astronomie multimessagers promet de jouer un rôle majeur dans notre prochaine décennie de recherche astronomique au Canada et à travers le monde.
Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original. 
