Le Square Kilometer Array (SKA) englobe deux sites, en Afrique du Sud et en Australie, sur lesquels seront implantées plus de 130 000 antennes au total. Sa sensibilité inégalée permettra de détecter des signaux issus de sources situées à des milliards d’années-lumière. En tant que complément idéal d’installations optiques majeures, telles que l’Observatoire austral européen, le SKA contribuera à répondre à des questions fondamentales liées à l’apparition des premières étoiles et galaxies, ou encore à la mystérieuse énergie noire.
Composés de centaines de paraboles et de milliers d’antennes, les télescopes de l’observatoire SKA (SKAO) seront les deux radiotélescopes les plus avancés sur Terre. « Les télescopes du SKAO exploreront les frontières inconnues de la science et approfondiront notre compréhension des processus clés, notamment la formation et l’évolution des galaxies, la physique fondamentale dans les environnements extrêmes et les origines de la vie », précise le site de l’organisation SKA.
Ces télescopes couvriront deux gammes de fréquences différentes : SKA-Mid, un réseau de 197 antennes paraboliques traditionnelles, est en cours de construction dans la région du Karoo, en Afrique du Sud ; SKA-Low, un réseau de 131 072 antennes plus petites (ressemblant un peu à des sapins), est en cours de construction en Australie occidentale sur les terres des Wajarri Yamaji. Ces sites ont été sélectionnés en raison de leur silence radio (ils sont loin de toute activité humaine susceptible de produire des interférences).
L’une des plus grandes entreprises scientifiques de l’humanité
À savoir que l’idée du projet est apparue à la fin des années 1980, alors que les astronomes cherchaient le moyen de remonter jusqu’à l’aube de l’Univers. Ceci nécessitait une zone de collecte démesurée, approchant le kilomètre carré. Le projet ne s’est vraiment concrétisé qu’en novembre 2011, avec la création de l’organisation SKA, dont le but était d’achever la sélection du site, de livrer la conception des télescopes et d’établir une structure de gouvernance.
Puis, c’est en juin 2021 que le Conseil SKAO, formé cette année-là, a officiellement donné son feu vert pour initier la construction. L’organisation regroupe aujourd’hui des partenaires de huit pays (Australie, Chine, Italie, Pays-Bas, Portugal, Afrique du Sud, Suisse et Royaume-Uni). Huit autres pays, y compris la France, sont sur le point de rejoindre l’observatoire, nombre d’entre eux ayant déjà participé et contribué au projet SKA ces dernières années.
Ce lundi, des cérémonies ont eu lieu sur les deux sites de l’observatoire pour marquer le début de la construction. « Les télescopes de l’observatoire SKA seront l’une des plus grandes entreprises scientifiques jamais réalisées par l’humanité », a déclaré le directeur général de l’organisation SKA, le professeur Philip Diamond. En effet, la taille et le nombre d’antennes des télescopes SKA marqueront un bond significatif en matière de sensibilité, de résolution et de vitesse de relevé astronomique. Les deux réseaux s’étendent sur de très grandes distances, les antennes les plus éloignées étant séparées de 150 km en Afrique du Sud et de 65 km en Australie.
Le SKA-Low sera huit fois plus sensible et pourra cartographier le ciel 135 fois plus rapidement que les télescopes actuels comparables — révélant potentiellement des détails jamais observés jusqu’alors. « Les télescopes SKA seront suffisamment sensibles pour détecter un radar d’aéroport sur une planète en orbite autour d’une étoile à des dizaines d’années-lumière, et pourraient donc même répondre à la plus grande question de toutes : sommes-nous seuls dans l’Univers ? », a déclaré la Dr Sarah Pearce, directrice du télescope SKA-Low et responsable des opérations du télescope en Australie.
Éclairer la formation des premières étoiles et la nature de la matière noire
« Pour mettre la sensibilité du SKA en perspective, il pourrait détecter un téléphone portable dans la poche d’un astronaute sur Mars, à 225 millions de kilomètres », a déclaré le Dr Danny Price, scientifique australien du projet Breakthrough Listen et chercheur principal au Curtin Institute of Radio Astronomy. S’il existe des sociétés intelligentes sur des étoiles proches équipées d’une technologie similaire à la nôtre, ajoute-t-il, le SKA sera suffisamment sensible pour détecter le rayonnement global de fuite de leurs réseaux de radio et de télécommunication.
Parmi ses nombreux objectifs scientifiques, le SKA explorera le premier milliard d’années après l’« âge sombre » de l’Univers, lorsque les premières étoiles et galaxies se sont formées alors que la matière était majoritairement constituée d’hydrogène neutre. Les astronomes espèrent en apprendre davantage sur la formation et l’évolution des galaxies et réussir à déterminer la nature de la matière noire, qui maintient ces galaxies.
Grâce à ce réseau d’antennes, les scientifiques pourront également en apprendre plus sur notre étoile : les télescopes SKA fourniront des images radio à haute résolution angulaire du Soleil, révélant des détails sans précédent. Ces données permettront notamment de mieux prédire les éruptions solaires, qui peuvent causer de sérieux dommages sur Terre.
Un autre objectif des télescopes SKA est de tester la théorie générale de la relativité d’Einstein dans des environnements extrêmes, en particulier autour des trous noirs supermassifs. Il est également question de percer les secrets de l’énergie noire, cette force inconnue qui serait à l’origine de l’accélération de l’expansion de l’Univers. Enfin, les télescopes SKA aideront à expliquer comment les planètes, y compris notre Terre, se forment et comment la vie peut s’y développer.
Dès 2024, une poignée d’antennes des deux sites devraient commencer à fonctionner ensemble, en tant que télescope de base, comme preuve de principe. La construction du réseau entier doit s’achever en 2028. Le SKA disposera alors d’une zone de collecte effective d’un peu moins de 500 000 m2. Sa configuration est telle qu’elle pourra être étendue, peut-être jusqu’au kilomètre carré, si l’organisation SKA dispose des fonds nécessaires.
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