Le Mileura Widefield Array - démonstrateur basse fréquence a reçu 4,9 millions de dollars de financement de la National Science Foundation cette semaine. L'observatoire se penchera sur le premier univers, alors qu'il n'y avait que de la matière noire et de l'hydrogène primordial. Il devrait pouvoir voir les premiers patchs de densité plus élevée, car ce gaz s'est rapproché pour former les premières étoiles et galaxies.
Un nouveau télescope qui facilitera la compréhension de l'univers primitif se rapproche de la construction à grande échelle grâce à un prix de 4,9 millions de dollars de la National Science Foundation à un consortium américain dirigé par le MIT.
Le Mileura Widefield Array - Low Frequency Demonstrator (LFD), qui est construit en Australie par les États-Unis et des partenaires australiens, permettra également aux scientifiques de mieux prédire les explosions solaires de gaz surchauffé qui peuvent faire des ravages avec les satellites, les liaisons de communication et les réseaux électriques. . À l'appui des observations solaires, le Bureau de la recherche scientifique de l'Air Force a également récemment accordé un prix de 0,3 M $ au MIT pour l'équipement de réseau.
«La conception du nouveau télescope est étroitement axée sur les expériences exploratoires en astrophysique et en science héliosphérique. Nous prévoyons d'exploiter l'énorme puissance de calcul des appareils électroniques numériques modernes, transformant des milliers de petites antennes simples et bon marché en l'un des instruments astronomiques les plus puissants et uniques au monde », a déclaré Colin J. Lonsdale, chef de projet au Haystack du MIT. Observatoire.
Aux États-Unis, les collaborateurs du LFD sont le Haystack Observatory, le MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research et le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Les partenaires australiens comprennent le CSIRO Australia Telescope National Facility et un consortium universitaire australien dirigé par l'Université de Melbourne, qui comprend l'Université nationale australienne, l'Université de technologie de Curtin et d'autres.
Première galaxie, première étoile
Peu de temps après le Big Bang, l'univers était une mer presque sans traits de matière noire et de gaz. Comment des structures telles que notre galaxie se sont-elles formées à partir de cette uniformité fade? Au fil du temps, la gravité a lentement rassemblé les condensations de matière, créant des plaques de densité plus élevée et plus faible. À un moment donné, suffisamment de gaz s'est concentré dans un espace suffisamment petit pour déclencher des processus astrophysiques complexes et les premières étoiles sont nées.
En principe, nous pouvons voir comment et quand cela s'est produit en regardant aux confins de l'univers, car lorsque nous regardons de plus grandes distances, nous regardons également en arrière dans le temps. Trouver ces premières étoiles et les galaxies primordiales dans lesquelles elles se sont enflammées est une mission principale du LFD.
Comment le télescope accomplira-t-il cela?
Il s'avère que l'hydrogène, qui constituait la majeure partie de la matière ordinaire du premier univers, émet et absorbe efficacement les ondes radio. Ce sont ces ondes radio, étirées par l'expansion de l'univers, qui peuvent être détectées, mesurées et analysées par le nouveau télescope. En repérant les fluctuations de luminosité à travers de vastes étendues de ciel à ces longueurs d'onde, nous pouvons découvrir l'état de l'hydrogène gazeux lorsque l'univers n'était qu'une infime fraction de son âge actuel.
"Les télescopes radio-astronomiques fonctionnant à basse fréquence offrent l'occasion d'assister à la formation des premières étoiles, des galaxies et des amas de galaxies et de tester nos théories sur l'origine de la structure", a déclaré Jacqueline Hewitt, directrice du MIT Kavli Institute et professeur de physique. Elle a ajouté que «l'observation directe de cette première époque de formation de structure est sans doute l'une des mesures les plus importantes en cosmologie astrophysique qui reste à faire.»
Le professeur Rachel Webster de l'Université de Melbourne a déclaré: «Nous espérons également voir des trous sphériques créés par les premiers quasars [noyaux actifs des galaxies] dans la distribution fluide de l'hydrogène primordial. Ceux-ci apparaîtront comme de petites taches sombres où le rayonnement quasar a divisé l'hydrogène en protons et électrons. »
Comprendre la «météo spatiale»
Parfois, le soleil devient violent. D'énormes rafales de gaz surchauffé, ou plasma, sont éjectées dans l'espace interplanétaire et se précipitent vers l'extérieur sur une trajectoire de collision avec la Terre. Ces soi-disant «éjections de masse coronale» et les éruptions auxquelles elles sont associées, sont responsables des émissions de lumière polaire appelées aurores. Cependant, ils peuvent également faire des ravages avec les satellites, les liaisons de communication et les réseaux électriques, et peuvent mettre en danger les astronautes.
L'impact de ces éjections plasmatiques est prévisible, mais pas très bien. Parfois, le matériau éjecté est dévié par le champ magnétique terrestre et la Terre est protégée. À d'autres moments, le bouclier échoue et des dommages étendus peuvent en résulter. La différence est due aux propriétés magnétiques du plasma.
Pour améliorer les prévisions et fournir un avertissement fiable à l'avance des intempéries spatiales, les scientifiques doivent mesurer le champ magnétique qui imprègne le matériau. Jusqu'à présent, il n'y avait aucun moyen de faire cette mesure jusqu'à ce que le matériau soit près de la Terre.
Le LFD promet de changer cela. Le télescope verra des milliers de sources radio lumineuses. Le plasma éjecté par le soleil modifie les ondes radio de ces sources au fur et à mesure qu'elles traversent, mais d'une manière qui dépend de la force et de la direction du champ magnétique. En analysant ces changements, les scientifiques pourront enfin déduire les propriétés de champ magnétique très importantes des éjections de masse coronale.
«Il s'agit de la mesure la plus cruciale à faire pour soutenir notre programme national de météorologie spatiale, car elle fournirait un préavis sur les effets de la météo spatiale sur Terre bien avant le moment de l'impact de l'éclatement du plasma», a déclaré Joseph Salah, directeur. de l'Observatoire Haystack.
Le télescope
Le LFD sera un réseau de 500 «tuiles» d'antenne réparties sur une zone de 1,5 kilomètre, ou presque un mile, de diamètre. Chaque tuile mesure environ 20 pieds carrés et se compose de 16 antennes dipôles simples et bon marché, fixées au sol et regardant droit vers le haut.
Les grands télescopes conventionnels sont caractérisés par d'énormes disques concaves qui basculent et s'inclinent pour se concentrer sur des zones spécifiques du ciel. Grâce à l'électronique numérique moderne, les carreaux LFD peuvent également être «orientés» dans toutes les directions - mais aucune pièce mobile n'est requise. Les signaux ou les données de chaque petite antenne sont plutôt rassemblés et analysés par de puissants ordinateurs. En combinant les signaux de différentes manières, les ordinateurs peuvent effectivement «pointer» le télescope dans différentes directions.
«Le traitement numérique moderne du signal, rendu possible par les progrès technologiques, transforme la radioastronomie», a déclaré Lincoln J. Greenhill du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Ce concept a été testé au parc de radioastronomie proposé à Mileura en Australie occidentale avec trois carreaux prototypes «câblés avec amour à la main» par le MIT et des étudiants et chercheurs australiens diplômés, a déclaré Hewitt. «Les carreaux ont très bien fonctionné. Nous en étions très satisfaits. »
Pourquoi Mileura? Le télescope LFD fonctionnera aux mêmes longueurs d'onde radio que les émissions de radio FM et de télévision se trouvent normalement. Donc, s'il était situé près d'une métropole animée, les signaux de cette dernière submergeraient les chuchotements radio de l'univers profond. Le site prévu à Mileura, cependant, est exceptionnellement «silencieux par radio» et est également très accessible.
Source d'origine: communiqué de presse du MIT
