Le premier radiotélescope antarctique japonais vise les étoiles
Les chercheurs prévoient d'installer le premier radiotélescope japonais en Antarctique pour étudier la formation des étoiles, renforçant ainsi la réputation du continent gelé comme le meilleur endroit sur Terre pour observer les phénomènes cosmiques.
Les scientifiques de l'Université de Tsukuba et d'autres institutions prévoient de transporter le télescope à bord du navire d'observation Shirase jusqu'à la station Syowa en Antarctique dès novembre.
Il sera ensuite transporté sur un traîneau jusqu'à son site d'installation situé à 1 000 kilomètres à l'intérieur des terres de la gare de Syowa.
Les observations spatiales devraient commencer le prochain exercice financier.
« Nous allons tout mettre en œuvre pour élucider le mécanisme de formation des étoiles », a déclaré à propos du projet Nario Kuno, professeur d'astronomie à l'Université de Tsukuba.
Les étoiles sont créées par l’attraction gravitationnelle d’énormes nuages de gaz et de particules de poussière.
L'équipe japonaise a annoncé son intention d'utiliser le télescope pour étudier la densité et la distribution de ces gaz en captant les ondes radio émises par le monoxyde de carbone.
« Nous examinerons la répartition du gaz à haute densité dans la galaxie », a déclaré Kuno.
COMBATTRE LES ÉLÉMENTS
Des scientifiques de divers pays mènent des études astronomiques en Antarctique, profitant de ses longues périodes de journées claires et ensoleillées. De plus, la vapeur d’eau capable de bloquer les ondes radio provenant de l’espace est relativement faible en Antarctique.
Le radiotélescope japonais compact mesure 30 centimètres de diamètre. Il sera installé près de la station Dome Fuji, à 3 800 mètres d’altitude.
Les observations seront réalisées pendant les périodes les plus chaudes de l'année, puisque les températures peuvent y descendre jusqu'à moins 40 degrés, même en été.
Des contre-mesures spécialisées sont prévues pour empêcher le froid glacial de briser le moteur du télescope, notamment en utilisant un chauffage, en isolant l'appareil et en adoptant un matériau résistant aux basses températures pour les câbles.
L'Institut national de recherche polaire et l'Institut de recherche météorologique de l'Agence météorologique japonaise ont effectué des tests à basse température sur le télescope.
L'équipe japonaise prévoit d'envoyer des chercheurs en observation pendant six à sept semaines chaque été. Il envisage également de construire une nouvelle base d'observation autour du site pour un télescope plus grand de 12 mètres.
Le programme d'installation du radiotélescope en Antarctique a débuté en 2004, mais il a d'abord été freiné par des difficultés financières.
« Notre priorité est avant tout de garantir que les observations soient effectuées avec succès, étant donné les inquiétudes quant à notre capacité à recevoir les ondes radio sur place comme indiqué », a déclaré Kuno.
SITE D'OBSERVATION PARFAIT
Le niveau de vapeur d'eau bloquant les ondes radio en Antarctique est estimé à environ un dixième de celui d'Hawaï, où se trouvent de nombreuses installations d'observation, notamment le télescope Subaru de l'Observatoire astronomique national du Japon.
Un autre avantage de l'Antarctique pour l'observation des étoiles réside dans ses fréquents jours de transmissivité atmosphérique élevée, qui permettent aux ondes radio de traverser plus facilement l'air.
En 2013, l’Université du Tohoku, citant son étude des fluctuations atmosphériques en Antarctique, a déclaré que la station Dome Fuji, située à haute altitude, est « l’endroit le plus idéal sur Terre pour l’observation astronomique ».
« Le type de surveillance des ondes radio que nous envisageons n'est possible qu'en Antarctique », a déclaré Kuno. « Malgré l’environnement difficile, nous sommes convaincus que des résultats de recherche fascinants émergeront des observations faites là-bas. »
Les États-Unis, la Chine et l’Europe disposent déjà de télescopes en Antarctique.
Le South Pole Telescope (SPT), une base d'observation du pôle Sud exploitée principalement par des universités nord-américaines, a débuté sa mission d'observation en 2007.
Le SPT, ainsi que l'observatoire d'Alma au Chili et un télescope à Hawaï, ont été utilisés pour imager un trou noir. La première image de ce type d'un trou noir a été publiée en 2019 par une équipe de recherche internationale comprenant l'Observatoire astronomique national du Japon.
La Chine, qui a renforcé sa présence en tant que développeur spatial majeur, a installé des télescopes optiques et radioélectriques mesurant plusieurs dizaines de centimètres de diamètre en Antarctique. Le pays prévoit d'introduire un télescope de 60 cm dans le cadre de ses efforts de recherche élargis.
OBSERVATION DES NEUTRINO
L'Antarctique abrite également un centre d'étude des neutrinos, une particule élémentaire étudiée dans les installations japonaises de Kamiokande et Super-Kamiokande.
IceCube en Antarctique, le plus grand observatoire de neutrinos au monde, comprend 5 000 détecteurs intégrés dans un puits vertical foré à 1,5 km à 2,5 km de profondeur dans la calotte glaciaire. Son échelle équivaut à 800 Tokyo Domes.
La construction d'IceCube a commencé en 2004 et les observations ont commencé en 2011.
L'Université de Chiba est l'une des institutions participantes impliquées dans la surveillance d'IceCube.
Les scientifiques de l’université ont mis au point une méthode fiable pour capturer tout type de neutrino de haute énergie. En 2012, ils ont été les premiers au monde à découvrir un neutrino de très haute énergie.
En juillet de cette année, des chercheurs de l'Université de Chiba et d'ailleurs ont publié leurs résultats basés sur 13 années de données d'observation d'IceCube.
Leur conclusion était que le composant principal des rayons cosmiques à ultra haute énergie provenant de l’espace extra-atmosphérique n’est pas des protons, comme on le pense conventionnellement, mais des noyaux atomiques beaucoup plus lourds.
IceCube est actuellement en cours de mise à niveau, tandis que des plans sont en place pour une installation IceCube-Gen2 de nouvelle génération.
IceCube-Gen2 devrait entrer en phase de construction vers 2028 et avoir une sensibilité sept fois ou huit fois supérieure à celle d'IceCube.
La mise à niveau d'IceCube consiste à implanter 700 détecteurs performants autour de ceux existants, rendant ainsi leur répartition plus dense.
IceCube s'est principalement concentré sur les observations de neutrinos dans la gamme des hautes énergies. Mais le nouvel arrangement devrait renforcer les performances d’observation des neutrinos dans la bande des basses énergies.
Une répétition du bâtiment a eu lieu cet été aux États-Unis et la modernisation devrait être achevée l'année prochaine.
Shigeru Yoshida, professeur d'astronomie à l'université de Chiba, responsable du développement des nouveaux détecteurs, a exprimé de grandes attentes.
« Nous explorerons l'astronomie des neutrinos même dans la bande des basses énergies », a-t-il déclaré. « Notre espoir spécifique est d'identifier les objets célestes et de capturer le moment de la naissance d'un trou noir tout en exploitant simultanément des sondes à rayons X et à lumière visible. »
