Un télescope en "Half-Pipe" pour comprendre l’adolescence de l’univers

Cela semble presque incroyable pour être vrai. Un observatoire, qui possède une forme en Half-Pipe (forme de tremplin utilisé par les Snowboarders) et qui utilise des composants de PC de jeux vidéos et de smartphone, devra percer l’un des plus grands mystères du cosmos qui est l’adolescence de l’univers.

 



Cette découverte permettra aux cosmologistes de déterminer si la force de l’énergie noire, la force qui accélère l’expansion de l’, a changé au fil du temps. Une question sans réponse qui régit le destin de l’. Les radiotélescopes traditionnels ont des antennes circulaires, mais le Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment () possède des antennes semi-cylindriques d’une longueur de 100 mètres qui est situé dans la ville de Penticton en Colombie-Britannique. À partir de 2016, les Half-Pipes de CHIME, qui seront terminés cette semaine, vont détecter des ondes radio émises par l’hydrogène des galaxies lointaines. Ces observations seront les premières mesures de l’expansion de l’univers il y a 8 ou 10 milliards d’années. C’est la période de l’univers où il est passé de l’enfance à l’âge adulte selon Mark Halpern, le responsable du projet CHIME. Et il ajoute : Après le Big Bang qui s’est produit il y a 13,8 milliards d’années, l’expansion de l’univers s’est ralentie. Mais pendant cette période de l’adolescence, on a commencé à sentir la présence de l’énergie noire qui a transformé l’expansion lente de l’univers en l’accélération qu’on peut observer aujourd’hui.

Mesurer la force de l’énergie noire au fil du temps

Et cette fenêtre dans le temps était totalement fermée jusqu’à présent. Les cosmologistes mesurent l’expansion passée de l’univers en utilisant des objets anciens tels que les explosions des Supernovae ou le vide entre les galaxies. Ces galaxies sont tellement lointaines que leur lumière vient juste d’atteindre la Terre. Sur les dernières décennies, de tels objets ont permis de comprendre que le est en expansion à un taux d’accélération qui s’est produit il y a 6 milliards d’années. Et l’étude des Quasars, de mystérieux objets très lumineux, a montré que l’expansion de l’univers s’est ralentie il y a 10 milliards d’années. Et les cosmologistes ont dû mal à combler ce trou dans le temps afin de confirmer si la force de l’énergie noire a varié au fil du temps.

CHIME est conçu pour combler ce trou selon Kendrick Smith, un astrophysicien du Perimeter Institute for Theoretical Physics à Waterloo au Canada. Ce chercheur travaillera sur l’analyse des données de CHIME. Les antennes en Half-Pipe permettront à CHIME de recevoir des ondes radios de n’importe quel endroit précis du ciel à n’importe quelle période. Et selon Smith : Étant donné la rotation de la Terre, cette forme permettra un balayage qui couvrira tout l’espace.

Un super-ordinateur avec des processeurs de PC Gaming et d’amplificateurs de téléphone mobile

Pour analyser les signaux individuels, les chercheurs ont créé un super-ordinateur composé de 1000 processeurs similaires à ceux qu’on peut trouver sur les PC puissants pour les jeux vidéos récents. Comparé à un super-ordinateur traditionnel, celui de CHIME a couté bien moins cher. Mais sa puissance permettra de traiter environ 1 téraoctet de données par seconde. L’équipe va aussi utiliser des amplificateurs de signal qui ont été développés pour les téléphones mobiles à la base. Sans ces composants qu’on peut trouver dans l’électronique pour grand public, CHIME aurait couté 10 fois plus cher selon Keith Vanderlinde, cosmologiste expérimental de l’université de Toronto au Canada et qui est l’un des co-responsables du projet.

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Le super-ordinateur de CHIME va se concentrer sur l’analyse d’ondes radio avec une longueur d’onde qui suggère un âge de 11 à 7 milliards d’années. Ces ondes sont émises par l’hydrogène dans l’espace interstellaire à l’intérieur des galaxies (dans leur source, de telles émissions peuvent avoir une longueur d’onde de 21 centimètres). Les chercheurs vont ensuite supprimer la nuisance radio dans la même portée de longueur d’onde que celle qui provient de la Voie lactée et de la Terre. Avec cette méthode, CHIME ne pourra pas détecter les galaxies individuelles, mais on aura une sorte de bouquet qui contiendra des milliers de galaxies selon Vanderlinde. Cela permettra aux chercheurs de cartographier le taux d’expansion des vides entre les différents bouquets. Ensuite, on calcule la force de l’énergie noire pendant cette période. Si les résultats montrent que la force de l’énergie noire était la même que ce qu’elle était il y a 6 milliards d’années, alors cela suggère que les galaxies vont se perdre de vue les unes par rapport aux autres. Mais si la force de l’énergie noire a changé au fil du temps, alors tous les paris sont ouverts : Soit l’univers va s’effondrer dans un Big Crunch, soit il va voler en éclat à un niveau subatomique.

Les découvertes de CHIME pourraient révolutionner la cosmologie

Et en cartographiant l’adolescence de l’univers, CHIME pourrait aussi détecter des centaines d’émissions radio très rapides (fast radio bursts) d’une durée de quelques millisecondes que l’astrophysique n’arrive pas à expliquer. Cela permettra aussi de calibrer les mesures des ondes radio provenant d’étoiles à neutron. Et les ondes radio de ces étoiles à neutron permettront peut-être de détecter des ondulations qu’on connait comme les vagues gravitationnelles.

CHIME fait partie d’une tendance croissante en astronomie. Un grand nombre d’expériences sont déjà actives ou en préparation. Par exemple, on a les Square Kilometer Array qui seront construits en Australie et en Afrique du Sud. Les SKA sont conçus pour détecter des émissions d’hydrogène d’une longueur d’onde de 21 centimètres. Ces émissions sont un trésor caché sur les informations cosmologiques selon Tzu-Ching Chang, astrophysicienne à l’Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics situé à Taipei. Cette chercheuse a permis les premières cartographies sur l’hydrogène des galaxies en 2010. Elle compare la tendance actuelle de la cartographie d’hydrogène à celle du fond diffus cosmique du Big Bang dans les années 1990 et qui a révolutionné la cosmologie.

 

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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  1. Jean-Luc dit :

    Cet article est vraiment intéressant. Les enjeux sont fascinants. Et pour ne rien gâcher, le sujet est fouillé et bien documenté. Bravo à son rédacteur. Au plaisir de vous relire…

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