Les découvertes révolutionnaires sur les ondes gravitationnelles, les trous noirs, les rayons cosmiques, les neutrinos et d'autres domaines de l'astronomie de pointe pourraient bientôt devenir plus fréquentes en raison de la convergence de deux grandes communautés d'astronomes dans un nouveau projet.

Auparavant, l'Europe disposait de deux grands réseaux collaboratifs pour l'astronomie au sol au cours des deux dernières décennies, connus sous le nom d'OPTICON et de RadioNet. Ceux-ci se sont concentrés sur l'observation de phénomènes astronomiques dans des gammes de longueurs d'onde distinctes du spectre électromagnétique - le premier à des longueurs d'onde optiques, dans une partie du spectre qui comprend la lumière visible; et ce dernier à des longueurs d'onde radio plus longues.

Aujourd'hui, ces deux domaines de l'astronomie s'unissent dans un projet appelé OPTICON RadioNet Pilot (ORP), un consortium d'astronomes de 37 institutions et 15 pays européens, plus l'Australie et l'Afrique du Sud.

Se qualifiant de "plus grand réseau d'astronomie d'Europe", l'initiative a été mise en place à la lumière du besoin croissant des astronomes d'avoir une gamme de compétences dans différents domaines et d'utiliser des techniques complémentaires pour comprendre les phénomènes. Il regroupe également une vingtaine de télescopes et réseaux de télescopes détenus par les membres du consortium, dans le but d'harmoniser les méthodes et les outils entre les deux domaines, et d'ouvrir l'accès physique et virtuel aux installations.

"Certaines personnes sont expertes dans les deux domaines, mais ce sont des communautés différentes", a déclaré le Dr Jean-Gabriel Cuby du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et de l'université d'Aix-Marseille, et coordinateur du projet ORP. «J'ai été formé en tant qu'astronome optique et d'autres personnes ont été formées en tant que radioastronomes. Maintenant, nous devons également former des astronomes neutres en longueur d'onde.

Il a expliqué que plus vous pouvez observer des phénomènes à différentes longueurs d'onde, plus vous pouvez construire une image. «L'astronomie multi-longueurs d'onde consiste à observer dans l'ensemble du domaine spectral pour disposer d'autant d'informations que possible», a-t-il déclaré. «La lumière que nous recevons dans les longueurs d'onde optiques et radio provient de différents processus physiques; Ainsi, plus nous observons en termes de couverture de longueur d'onde, plus nous en apprenons sur les processus physiques.

Le Dr Cuby a déclaré que l'objectif est de faciliter et d'accélérer le processus d'obtention de temps de télescope pour des projets qui nécessitent différentes installations - ce qui peut être un processus de longue haleine - ce qui permet aux gens de réaliser plus facilement des projets plus ambitieux qui nécessitaient auparavant de vastes efforts de gestion. .

Les installations de télescopes comprennent notamment LOFAR, un réseau transeuropéen de radiotélescopes à basse fréquence basé aux Pays-Bas, et EVN, un réseau de radiotélescopes situés principalement en Europe et en Asie, avec des antennes supplémentaires en Afrique du Sud et à Porto Rico.

Âge multi-messager

Le Dr Cuby a expliqué comment il est de plus en plus nécessaire de favoriser l'harmonisation entre les domaines à l'ère actuelle de l'astronomie dite multi-messagers. Cela implique l'observation de diverses particules «messagères» - telles que les ondes gravitationnelles, les neutrinos et les rayons cosmiques - qui peuvent révéler différentes informations sur les mêmes sources, donnant potentiellement un aperçu sans précédent de l'univers et de ses origines.

L'harmonisation est également essentielle pour l'astronomie dans le domaine temporel, qui explore la façon dont les événements astronomiques varient dans le temps. Les événements actuellement explorés sont souvent transitoires, avec beaucoup, comme des rafales radio rapides, ne durant que quelques millisecondes. En capturer de multiples aspects nécessite donc un déploiement rapide de télescopes et d'installations, qui peuvent encore être aidés par la collaboration. «Cette astronomie dans le domaine temporel va exploser dans les années à venir», a déclaré le Dr Cuby. "C'est vraiment l'âge d'or de l'astronomie."

Le professeur Gerry Gilmore, cosmologiste à l'Université de Cambridge qui est impliqué dans l'ORP en tant que coordinateur scientifique pour OPTICON, a développé davantage. "C'est le genre de science que nous faisons maintenant, où vous découvrez quelque chose qui est généralement très variable et très souvent transitoire", a-t-il déclaré. «Tout est fini très rapidement et vous n'avez pas d'autre chance. Vous voulez alors être en mesure d'apporter toute la gamme de capacités potentielles pour regarder cet endroit particulier dans le ciel maintenant.

Auparavant, a déclaré le professeur Gilmore, la capture d'un événement transitoire reposait sur une énorme quantité de chance pour regarder au bon endroit au bon moment, mais l'ORP offre une chance de " planifier pour avoir de la chance " grâce à des efforts plus ciblés entre différents chercheurs et ouvre "l'espace de découverte" en astronomie.

«Dès que la technologie est devenue disponible pour commencer à rechercher des événements de plus en plus courts, hop, nous avons découvert qu'ils étaient tous là – l'univers est plein de choses. Et ce sont les choses les plus extrêmes qui arrivent le plus vite.

Ondes gravitationnelles

Une grande partie de cette astronomie multi-messagers et dans le domaine temporel n'en est qu'à ses balbutiements, mais elle est en train d'être ouverte par les avancées technologiques et les nouveaux déploiements d'observatoires de pointe dans le monde entier.

Un domaine émergent qui, espère ORP, sera stimulé par la collaboration est celui des ondes gravitationnelles. Détectés pour la première fois en 2015, ce sont des ondulations dans l'espace-temps formées par certains des événements les plus cataclysmiques de l'univers, tels que la collision de paires de trous noirs.

En novembre dernier, une équipe internationale d'astronomes a annoncé la détection d'un nombre record d'ondes gravitationnelles, ajoutant 35 nouvelles observations sur une période d'environ six mois pour porter le total à 90 jusqu'à présent. Selon eux, les découvertes aideront à approfondir notre compréhension de l'évolution de l'univers et de sujets tels que la vie et la mort des étoiles.

Avec l'étude connexe répertoriant plus de 1 600 auteurs de tous les coins du monde et exploitant environ 100 instruments terrestres et spatiaux - y compris des télescopes visibles, infrarouges et radio, des observatoires de neutrinos et de rayons gamma et des instruments à rayons X - cela reflète la collaboration extrêmement étendue qui a lieu dans l'astronomie moderne.

L'un des auteurs, le Dr Sarp Akcay, physicien théoricien à l'University College Dublin en Irlande qui n'est pas impliqué dans l'ORP, a déclaré que l'initiative ORP semble prometteuse pour inspirer des découvertes plus rapides.

«Ce type de collaboration à grande échelle sera extrêmement utile pour l'astronomie des ondes gravitationnelles, et encore plus pour l'astronomie dite multi-messagers», a-t-il déclaré. "Avec plus de télescopes rejoignant un réseau mondial, les observations de suivi pourront être effectuées plus rapidement à l'avenir, ajoutant à notre connaissance de ces événements."

Le professeur Gilmore a déclaré, quant à lui, que bien que l'ORP se concentre principalement sur l'inspiration de la collaboration plutôt que sur la réalisation d'enquêtes spécifiques, un cas test pour le projet combine la recherche de trous noirs dans les longueurs d'onde optique et radio pour en savoir plus sur leur nature, la fréquence exacte de ces objets et si les théories à leur sujet sont correctes.

Et avec la seule Voie lactée censée abriter des millions de trous noirs, qui sont souvent formés par la mort d'étoiles massives, il y a beaucoup à découvrir. "Il y en a une poignée qui ont été observées dans des circonstances très particulières", a déclaré le professeur Gilmore. "Nous avons donc vu la pointe de l'iceberg, mais nous prévoyons qu'il y en a un très grand nombre."

Vue à long terme

Bien que ce soit les premiers jours pour ORP, qui a été lancé en mars, et que la manière exacte dont il se développe reste à voir, le Dr Cuby et son équipe espèrent que le pilote pourra plus tard passer à un projet durable à long terme au-delà de sa durée prévue actuelle jusqu'à début 2025. L'objectif est également de permettre un accès ouvert à ceux du monde entier, en élargissant les possibilités d'implication de chercheurs et de pays auparavant sous-représentés.

Le professeur Gilmore a déclaré, quant à lui, que les communautés distinctes ont de plus en plus convergé ces dernières années, tandis que les projets OPTICON et RadioNet ont déjà établi de solides réseaux de collaboration dans leurs domaines respectifs depuis de nombreuses années. "La communauté a changé régulièrement au cours des dernières décennies", a-t-il déclaré. «Les gens ont formé des équipes et utilisé une gamme d'installations pour un sujet scientifique donné. L'astronomie multi-longueurs d'onde est la réalité de la façon dont nous le faisons réellement de nos jours.

Avec le projet ORP, il a déclaré:"Maintenant, il devrait être possible pour un groupe de jeunes scientifiques enthousiastes de simplement choisir leur chef, écrit-elle la proposition, et ping - l'équipe s'en va".

Le professeur Anton Zensus, coordinateur scientifique de RadioNet dans le projet ORP, estime que l'initiative est une "étape cruciale" dans l'avancement du domaine de l'astronomie qui permettra une image beaucoup plus riche de l'univers.

"L'utilisation multifréquence nous permet de mieux comprendre les secrets de l'univers", a-t-il déclaré. «L'ORP permettra une réaction rapide aux phénomènes astronomiques inattendus et transitoires dans le ciel, tels que les sursauts gamma. Notre objectif est d'obtenir une image complète éclairant tous les aspects des phénomènes.

Le Dr Zensus a ajouté que réunir les communautés radio et optique pour harmoniser l'astronomie est une "étape cruciale pour la rendre attrayante pour les utilisateurs de toutes les communautés astronomiques" et aider à ouvrir ce domaine de la science aux utilisateurs non spécialisés également. «Une approche multi-messagers approfondira notre compréhension des phénomènes astronomiques et créera en même temps de nouvelles questions et approches», a-t-il déclaré.

La recherche dans cet article a été financée par l'UE. Si vous avez aimé cet article, pensez à le partager sur les réseaux sociaux.