Un vent de renouveau souffle sur l'astronomie radio. Le prototype du Next Generation Very Large Array (ngVLA), un réseau de 263 antennes qui doit s'étendre du Nouveau-Mexique au Texas, à l'Arizona et jusqu'au nord du Mexique, vient de réaliser ses premières observations du cosmos. L'antenne prototype a capté des ondes radio provenant du Soleil, des débris d'une supernova et d'un trou noir supermassif lointain, une étape clé annoncée par l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO).
Le ngVLA est appelé à remplacer le Very Large Array (VLA) et le Very Long Baseline Array (VLBA), deux instruments qui font la renommée de la radioastronomie américaine. « Nous avions construit des antennes plus grandes avec des surfaces moins précises, et des antennes plus petites avec des surfaces plus précises. Nous avions besoin d'une antenne idéale », a expliqué Tony Beasley, directeur du NRAO, à propos du nouveau prototype.
Un outil pour sonder la formation des planètes et des galaxies
Les astronomes attendent beaucoup de ce nouvel équipement. « Il y a essentiellement une liste infinie de sciences que l'on peut faire », s'est enthousiasmé David Wilner, astrophysicien au Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian et président du conseil consultatif scientifique du ngVLA. Parmi les objectifs majeurs : observer l'intérieur des systèmes stellaires en train de former des planètes comme la nôtre, étudier les conditions chimiques qui précèdent l'apparition de la vie, traquer les trous noirs supermassifs, comprendre comment les étoiles naissent et les galaxies évoluent, ou encore détecter des étoiles à neutrons pulsantes pour tester la théorie de la gravité d'Einstein.
Le ngVLA fait partie d'une vague mondiale de nouveaux radiotélescopes. Les ondes radio, plus longues que la lumière visible, nécessitent des instruments de très grande taille pour atteindre une résolution suffisante. « Si vous voulez, par exemple, égaler la résolution du télescope spatial Hubble dans le domaine radio, vous avez besoin d'un télescope qui fait des dizaines de kilomètres de diamètre », a précisé David Wilner. Impossible de construire une seule antenne aussi grande. La solution consiste à disperser de multiples antennes sur une vaste zone et à combiner leurs signaux pour obtenir la résolution d'une parabole géante.
L'essor des réseaux d'antennes à travers le monde
D'autres projets sont en cours. Le Square Kilometer Array (SKA) construit actuellement un réseau de 197 antennes paraboliques en Afrique du Sud, et un réseau de plus de 130 000 antennes dipolaires ressemblant à des arbres de Noël en Australie occidentale. Selon Naomi McClure-Griffiths, scientifique en chef du SKA Observatory, ces instruments pourront observer des parties du ciel invisibles depuis l'hémisphère nord. En Europe, le Low Frequency Array (LOFAR) utilise environ 20 000 antennes dipolaires – analogues à celles de la télévision – pour capter les ondes les plus longues de l'univers. Au Chili, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) exploite 66 antennes de petite taille, idéales pour les longueurs d'onde les plus courtes.
Plusieurs centaines de chercheurs planchent également sur le Next Generation Event Horizon Telescope (ngEHT), qui ajoutera de nouvelles antennes à l'instrument ayant produit la première image d'un trou noir en 2019.
Une vision complète de l'univers
La multiplication de ces réseaux offre aux astronomes des points de vue complémentaires. « Lorsque nous combinons ces observations avec toutes les autres couleurs – optique, infrarouge, etc. – nous obtenons une image complète de l'univers », a résumé Naomi McClure-Griffiths. Le ngVLA, dont le prototype vient de démontrer sa capacité à capter la lumière cosmique, représente une promesse majeure pour la décennie à venir, alors que les scientifiques peaufinent leur feuille de route pour sonder les mystères du cosmos.
