Des astrophysiciens cartographient trois millions de galaxies en un temps record

Dans les années 1930, les progrès techniques dans l’instrumentation ont fait entrer l’astronomie dans l’ère des ondes radio. Aujourd’hui, la radioastronomie est un domaine de recherche très actif, permettant de sonder les environnements les plus extrêmes de l’Univers. Les radiotélescopes offrent ainsi aux astronomes le moyen de cartographier le ciel avec une précision sans précédent. Et c’est en utilisant le radiotélescope australien ASKAP qu’une équipe d’astrophysiciens a pu découvrir trois millions de galaxies en seulement dix jours, et en produire une cartographie complète accessible à tous.

Les astronomes ont cartographié environ un million de galaxies encore inconnues au-delà de la Voie lactée, dans le cadre de l’étude la plus détaillée du ciel austral jamais réalisée à l’aide d’ondes radio. Le Rapid ASKAP Continuum Survey (ou RACS) a utilisé le radiotélescope australien SKA Pathfinder (ASKAP) du CSIRO pour compléter sa carte astronomique.

Alors que les observations précédentes ont pris des années pour être complètes, la campagne RACS d’ASKAP a été menée en moins de deux semaines — écrasant les précédents records de vitesse. Les données recueillies ont produit des images cinq fois plus sensibles et deux fois plus détaillées que les précédentes.

La radioastronomie : une discipline d’excellence pour sonder le cosmos

L’astronomie moderne est une discipline multi-longueurs d’onde. La plupart des objets de l’Univers émettent un rayonnement sur un large spectre, appelé spectre électromagnétique. Cela inclut à la fois la lumière visible et invisible comme les rayons X, la lumière ultraviolette, la lumière infrarouge et les ondes radio. Pour comprendre l’Univers, nous devons observer l’ensemble du spectre électromagnétique car chaque longueur d’onde porte des informations différentes.

Les ondes radio ont la plus grande longueur d’onde de toutes les formes de lumière. Elles nous permettent d’étudier certains des environnements les plus extrêmes de l’Univers, des nuages ​​de gaz froids aux trous noirs supermassifs. Les grandes longueurs d’onde traversent les nuages, la poussière et l’atmosphère avec facilité, mais doivent être observées avec de grandes antennes. Les vastes espaces ouverts (mais à relativement basse altitude) d’Australie sont l’endroit idéal pour construire de grands radiotélescopes.

La radioastronomie est un domaine de recherche relativement nouveau, qui remonte aux années 1930. La première carte radio 30 cm détaillée du ciel sud — qui comprend tout ce qu’un télescope peut voir depuis son emplacement dans l’hémisphère sud — était la Molonglo Sky Survey de l’Université de Sydney. Achevé en 2006, cet instrument a pris près d’une décennie pour observer 25% du ciel et produire ses données finales.

Trois millions de galaxies cartographiées en dix jours

L’équipe de la division Astronomie et Sciences spatiales du CSIRO a battu ce record en observant 83% du ciel en seulement dix jours. Avec la campagne RACS, les chercheurs ont produit 903 images, chacune nécessitant 15 minutes de temps d’exposition. Elles ont ensuite été combinées en une seule carte couvrant toute la zone. Dans ces photos, presque tous les points lumineux sont des galaxies entières, plutôt que des étoiles individuelles.

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Les astronomes travaillant sur le catalogue ont identifié environ trois millions de galaxies — bien plus que les 260’000 galaxies identifiées lors de la Molonglo Sky Survey. Les cartes du ciel fournissent aux astronomes un contexte important pour la recherche et la puissance statistique. Elles peuvent nous dire comment certaines galaxies se comportent, par exemple si elles existent dans des groupes de compagnons galactiques ou si elles dérivent dans l’espace par elles-mêmes.

Une carte cosmique pour mieux comprendre la dynamique des galaxies

Le fait de pouvoir mener une campagne sur tout le ciel en moins de deux semaines offre de nombreuses opportunités de recherche. Par exemple, on ne sait que peu de choses sur la façon dont le ciel radio évolue sur des échelles de temps allant de jours à mois. Les astronomes peuvent désormais revérifier régulièrement chacune des trois millions de galaxies identifiées dans le catalogue RACS pour suivre d’éventuelles différences.

En outre, certaines des plus grandes questions sans réponse en astronomie concernent la façon dont les galaxies ont pris leurs formes elliptiques, spirales ou irrégulières. Une théorie majoritaire suggère que les grandes galaxies se développent via la fusion de plusieurs plus petites. Mais les détails de ce processus sont insaisissables et difficiles à concilier avec les simulations. Comprendre les quelque 13 milliards d’années de l’histoire cosmique de notre univers nécessite un télescope capable de voir sur de vastes distances et de cartographier avec précision tout ce qu’il trouve.

L’enquête RACS du CSIRO est une avancée incroyable rendue possible par d’énormes progrès dans la technologie spatiale. Le radiotélescope ASKAP, qui est devenu pleinement opérationnel en février de l’année dernière, a été conçu pour la vitesse. Les ingénieurs du CSIRO ont mis au point des récepteurs radio innovants appelés « alimentations multiéléments » et des processeurs de signaux numériques haute vitesse spécialement pour ASKAP. Ce sont ces technologies qui fournissent le large champ de vision et la capacité de levé rapide d’ASKAP.

Au cours des prochaines années, ASKAP devrait mener des campagnes encore plus sensibles dans différentes bandes de longueurs d’onde. En attendant, le catalogue d’observations RACS améliore considérablement notre connaissance du ciel radio. Il continuera d’être une ressource clé pour les chercheurs du monde entier.

Sources : Catalogue des galaxies