Huit découvertes majeures réalisées par le télescope d’Arecibo

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| Arecibo Team
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Construit en 1963, le radiotélescope d’Arecibo à Porto Rico a livré certaines des images cosmiques les plus saisissantes, et a permis aux astrophysiciens d’élucider de nombreux mystères sur notre système solaire et l’univers. Des exoplanètes aux ondes gravitationnelles, en passant par les astéroïdes et les pulsars, le travail de ce géant de l’astronomie aura laissé un héritage scientifique inestimable. Bien que la structure se soit malheureusement effondrée début décembre, les données issues de ses précédentes observations continuent de livrer de précieuses informations aux astronomes. En mémoire de son passé d’excellence, voici huit découvertes réalisées par le télescope.

1. Planètes orbitant des pulsars : les premières exoplanètes

Les premières planètes découvertes autour d’une autre étoile furent trois petits mondes rocheux en orbite autour du pulsar PSR B1257 + 12. La découverte était quelque peu fortuite. En 1990, Arecibo était en réparation, et il était donc contraint à observer un seul endroit dans le ciel. Au cours de ces observations, la rotation de la Terre a amené PSR B1257 + 12 à travers le champ de vision du télescope.

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Les premières planètes détectées hors du Système solaire furent trois exoplanètes orbitant un pulsar, observées par Arecibo, comme illustré sur cette vue d’artiste. Crédits : R. Hurt/JPL

De petites fluctuations de l’heure d’arrivée des sursauts radio du pulsar ont indiqué que l’étoile vacillait à la suite de l’effet gravitationnel de planètes invisibles. Des milliers d’exoplanètes ont depuis été découvertes en orbite autour d’autres étoiles, y compris des étoiles de type soleil. Des observations récentes des exoplanètes suggèrent cependant que les planètes en orbite autour des pulsars sont rares.

2. Les prémices concernant les ondes gravitationnelles

Les ondes gravitationnelles ont été détectées pour la première fois directement en 2015, mais les astronomes ont vu la première preuve indirecte d’ondulations dans l’espace-temps il y a des décennies. Cette preuve provenait du premier pulsar trouvé en orbite autour d’une autre étoile, PSR 1913 + 16, aperçu pour la première fois par Arecibo en 1984.

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En suivant l’heure d’arrivée des sursauts radio de ce pulsar sur plusieurs années, les astronomes ont pu cartographier son orbite et ont constaté que PSR 1913 + 16 tournait en spirale vers son compagnon. Au fur et à mesure que les orbites des deux étoiles se contractent, le système binaire perd de l’énergie au rythme auquel on aurait pu s’attendre s’il générait des ondes gravitationnelles. Cette observation indirecte des ondes gravitationnelles a remporté le prix Nobel de physique en 1993.

3. Le premier sursaut radio répétitif

Les sursauts radio rapides, ou FRB, sont des sursauts brefs et intenses d’ondes radio aux origines encore peu comprises. Le premier FRB connu pour émettre plusieurs rafales était FRB 121102, qu’Arecibo a repéré pour la première fois en 2012 et à nouveau en 2015. Trouver un FRB répétitif a exclu la possibilité que ces rafales aient été générées par des événements cataclysmiques ponctuels, tels que des collisions stellaires.

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Une source répétée d’ondes radio découverte par Arecibo (image radio à gauche) a été le premier sursaut radio rapide retracé à sa galaxie d’origine. Le FRB a pris naissance dans une galaxie naine à environ 2.5 milliards d’années-lumière (image en lumière visible, à droite). Crédits : H. Falcke and al.

Et parce que FRB 121102 continuait à se reproduire, les astronomes ont pu le retracer jusqu’à sa localisation : une galaxie naine à environ 2.5 milliards d’années-lumière. Cela a confirmé l’hypothèse d’une décennie selon laquelle les FRB proviennent d’au-delà de la Voie lactée.

4. Communiquer avec les extraterrestres

L’Observatoire d’Arecibo a diffusé le premier message radio destiné à « un public extraterrestre » en novembre 1974. Ce fameux message était le signal le plus puissant jamais envoyé depuis la Terre, destiné en partie à démontrer les capacités du nouvel émetteur radio haute puissance de l’observatoire.

Le message, diffusé vers un amas d’environ 300’000 étoiles à environ 25’000 années-lumière, se composait de 1679 bits d’informations. Cette chaîne de code binaire détaillait les formules chimiques des composants de l’ADN, un croquis en forme de bâton d’un humain, un schéma du Système solaire et d’autres données scientifiques.

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5. Une cartographie des astéroïdes

Arecibo a catalogué les caractéristiques de nombreux astéroïdes géocroiseurs. En 1989, l’observatoire a créé une image radar de l’astéroïde 4769 Castalia, révélant la première roche double lobée connue dans le Système solaire. Arecibo a depuis trouvé des roches spatiales en orbite autour l’une de l’autre par paires et trios.

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Des images radar d’Arecibo en 2000 ont révélé l’étrange forme d’os pour chien d’un astéroïde nommé 216 Kleopatra (montré sous plusieurs angles). Crédits : WSU/NAIC

D’autres découvertes étranges ont inclus une roche spatiale dont les ombres l’ont fait ressembler à un crâne, et un astéroïde avec la forme improbable d’un os pour chien. Comprendre les caractéristiques et le mouvement des astéroïdes géocroiseurs permet de déterminer lesquels pourraient présenter un danger pour la Terre, et comment ils pourraient être déviés en toute sécurité.

6. Des précisions sur la rotation de Mercure

En 1965, les mesures radar d’Arecibo ont révélé que Mercure tourne sur son axe une fois tous les 59 jours, plutôt que tous les 88 jours. Cette observation a éclairci un mystère de longue date sur la température de la planète. Si Mercure tournait sur son axe une fois tous les 88 jours comme on le pensait précédemment, alors le même côté de la planète ferait toujours face au Soleil.

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En effet, il faut également 88 jours à la planète pour terminer une orbite autour du Soleil. En conséquence, ce côté serait beaucoup plus chaud que le côté obscur de la planète. La rotation de 59 jours correspondait mieux à l’observation selon laquelle la température de Mercure est assez uniforme sur toute sa surface.

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7. Mieux comprendre la dynamique de Vénus

Vénus est enveloppée d’une épaisse couche de nuages, mais les faisceaux radar d’Arecibo pouvaient traverser cette brume et rebondir sur la surface de la planète rocheuse, permettant aux chercheurs de cartographier le terrain. Dans les années 1970, la vision radar d’Arecibo a obtenu les premières vues à grande échelle de la surface de Vénus. Les images radar ont révélé des preuves d’activités tectoniques et volcaniques passées sur la planète, telles que des crêtes et des vallées ainsi que d’anciennes coulées de lave.

8. De la glace sur Mercure

Mercure semble être un endroit improbable pour trouver de la glace d’eau, parce que la planète est proche du Soleil. Mais les observations d’Arecibo au début des années 1990 ont laissé entendre que la glace se cachait dans des cratères ombragés en permanence aux pôles de Mercure. Le vaisseau spatial MESSENGER de la NASA a confirmé plus tard ces observations. La découverte de glace sur Mercure a soulevé la question de savoir si de la glace pourrait également exister dans des cratères ombragés sur la Lune ; et des observations récentes de sondes spatiales indiquent que c’est le cas.

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