L’image ci-dessus montre l’image LOFAR la plus profonde jamais réalisée, dans la région du ciel connue sous le nom de « Elais-N1 », qui est l’un des trois champs étudiés dans le cadre de cette enquête radio en profondeur. L’image provient d’un seul pointage LOFAR observé à plusieurs reprises pendant un total de 164 heures. Plus de 80 000 sources radio sont détectées ; cela inclut des émissions spectaculaires à grande échelle provenant de trous noirs massifs, mais la plupart des sources sont des galaxies lointaines comme la Voie lactée, formant leurs étoiles. Crédit : Philip Best & Jose Sabater, Université d’Édimbourg
Une équipe internationale d’astronomes a publié les images les plus sensibles de l’Univers jamais prises à de basses fréquences radio, en utilisant le réseau international de basses fréquences (LOFAR). En observant les mêmes régions du ciel encore et encore et en combinant les données pour créer une seule image à très longue exposition, l’équipe a détecté la faible lueur radio d’étoiles explosant en supernovae, dans des dizaines de milliers de galaxies jusqu’aux plus lointaines. parties de l’Univers. Un numéro spécial de la revue scientifique Astronomie & Astrophysique est consacré à quatorze articles de recherche décrivant ces images et les premiers résultats scientifiques.
Formation d’étoiles cosmiques
Philip Best, professeur d’astrophysique extragalactique à l’Université d’Édimbourg, au Royaume-Uni, qui a dirigé l’enquête en profondeur, a expliqué : « Lorsque nous regardons le ciel avec un radiotélescope, les objets les plus brillants que nous voyons sont produits par des trous noirs massifs au centre de galactique. Cependant, nos images sont si profondes que la plupart des objets qu’elles contiennent sont des galaxies comme la nôtre voie Lactée, qui émettent de faibles ondes radio qui retracent leur formation d’étoiles en cours.
« La combinaison de la haute sensibilité de LOFAR et de la vaste zone de ciel couverte par notre étude – environ 300 fois la taille de la pleine lune – nous a permis de détecter des dizaines de milliers de galaxies comme la Voie lactée, très loin dans le lointain Univers. La lumière de ces galaxies voyage depuis des milliards d’années pour atteindre la Terre ; cela signifie que nous voyons les galaxies telles qu’elles étaient il y a des milliards d’années, à l’époque où elles formaient la plupart de leurs étoiles.
Isabella Prandoni, INAF Bologne (Italie), a ajouté : « La formation des étoiles est généralement recouverte de poussière, ce qui obscurcit notre vue lorsque nous regardons avec des télescopes optiques. Mais les ondes radio pénètrent dans la poussière, donc avec LOFAR, nous obtenons une image complète de leur formation d’étoiles. Les images profondes de LOFAR ont conduit à une nouvelle relation entre l’émission radio d’une galaxie et la vitesse à laquelle elle forme des étoiles, et une mesure plus précise du nombre de nouvelles étoiles en formation dans le jeune Univers.
Objets exotiques
L’ensemble de données remarquable a permis un large éventail d’études scientifiques supplémentaires, allant de la nature des jets d’émission radio spectaculaires produits par les trous noirs massifs, à celle résultant des collisions d’énormes amas de galaxies. Il a également donné des résultats inattendus. Par exemple, en comparant les observations répétées, les chercheurs ont recherché des objets dont la luminosité radio change. Cela a abouti à la détection de l’étoile naine rouge CR Draconis. Joe Callingham, Leiden University et ASTRON (NL), a noté que « CR Draconis montre des rafales d’émission radio qui ressemblent fortement à celles de Jupiter, et peut être entraîné par l’interaction de l’étoile avec une planète auparavant inconnue, ou parce que l’étoile tourne extrêmement rapidement.
Un énorme défi de calcul
LOFAR ne produit pas directement de cartes du ciel ; à la place, les signaux de plus de 70 000 antennes doivent être combinés. Pour produire ces images profondes, plus de 4 pétaoctets de données brutes – l’équivalent d’environ un million de DVD – ont été prélevés et traités. « Les images radio profondes de notre Univers sont cachées de manière diffuse, au plus profond de la grande quantité de données observées par LOFAR. » a déclaré Cyril Tasse de l’Observatoire de Paris, Université PSL (France). “Des avancées mathématiques récentes ont permis de les extraire, en utilisant de grands clusters d’ordinateurs.”
Un survol vidéo d’une partie du ciel qui a été étudiée. Crédit : Jurjen de Jong, Université de Leyde
Données multi-longueurs d’onde
Une comparaison de ces images radio avec des données obtenues à d’autres longueurs d’onde a été tout aussi importante dans l’extraction de la science. « Les parties du ciel que nous avons choisies sont les mieux étudiées dans le ciel du Nord », explique Philip Best. Cela a permis à l’équipe d’assembler des données optiques, proches de l’infrarouge, de l’infrarouge lointain et submillimétriques pour les galaxies détectées par LOFAR, ce qui a été crucial pour interpréter les résultats de LOFAR.
PROMESSES
LOFAR est le premier télescope mondial de ce type. Il est exploité par ASTRON, l’Institut néerlandais de radioastronomie, et coordonné par un partenariat de 9 pays européens : France, Allemagne, Irlande, Italie, Lettonie, Pays-Bas, Pologne, Suède et Royaume-Uni. Dans sa configuration ‘haute bande’, LOFAR observe à des fréquences d’environ 150 MHz – entre les bandes radio FM et DAB. « Le LOFAR est unique dans sa capacité à produire des images du ciel de haute qualité à des longueurs d’onde d’un mètre », a déclaré Huub Röttgering, de l’Université de Leiden, qui dirige l’ensemble des sondages LOFAR. « Ces images en champ profond témoignent de ses capacités et constituent un trésor pour de futures découvertes. »
Les documents publiés peuvent être consultés sur le Astronomie & Astrophysique site Internet.
PROMESSES
Le télescope international LOFAR est un réseau transeuropéen d’antennes radio dont le noyau est situé à Exloo aux Pays-Bas. LOFAR fonctionne en combinant les signaux de plus de 70 000 dipôles d’antenne individuels, situés dans des « stations d’antenne » à travers les Pays-Bas et dans les pays européens partenaires. Les stations sont reliées par un réseau de fibre optique à haut débit, avec de puissants ordinateurs utilisés pour traiter les signaux radio afin de simuler une antenne radio transeuropéenne qui s’étend sur 1 300 kilomètres. Le télescope international LOFAR est unique, compte tenu de sa sensibilité, de son large champ de vision et de la résolution ou de la clarté de l’image. L’archive de données LOFAR est la plus grande collection de données astronomiques au monde.
LOFAR a été conçu, construit et est actuellement exploité par ASTRON, l’Institut néerlandais de radioastronomie. La France, l’Allemagne, l’Irlande, l’Italie, la Lettonie, les Pays-Bas, la Pologne, la Suède et le Royaume-Uni sont tous des pays partenaires du télescope international LOFAR.
