Radioastronomie: spectateur ou acteur?

réseauraCLAUDE BORDELEAU

 

La radioastronomie débute dans les années 1930, Karl Jansky découvre, en 1933, un signal radio d’une période de 23 heures 56 minutes; soit un jour sidéral, la période de passage des étoiles fixes. Ce n’est qu’après la guerre que les recherches commencent sur une plus grande échelle. Mais quels avantages la radioastronomie a-t-elle par rapport à l’astronomie optique classique? La lumière visible utilisée avec les télescopes optiques est arrêtée par la présence de nuages de poussière qui cachent certaines régions du ciel. Les ondes radio beaucoup plus longues passent au travers ces matières. De plus les radiotélescopes peuvent être utilisés 24 heures sur 24, beau temps ou mauvais temps, par temps humide ou sec; contrairement ondes lumineuses que même l’agitation de l’air dégrade. Les désavantages sont que les ondes radio demandent de très grands récepteurs, vraiment très grands, et que les résultats ne sont pas sous la forme d’images mais de données qui doivent être traduites par calcul; ceci demande une très grande capacité de calcul mais, peut être pouvez vous faire partie de la solution, nous verrons cela plus loin.

Lorsque je parlais des dimensions qu’un radiotélescope doit avoir notons celles de celui qui est installé sur l’île de Porto Rico, dans le nord de l’île dans la province d’Arecibo et dont il a prit le nom : L’observatoire Arecibo. Imaginez une cuvette de 305 mètres de diamètre, 50 mètres de profondeur, surmonté d’une plate-forme à 140 mètres de hauteur et de 900 tonnes. La cuvette est formé de près de 40 000 plaques d’aluminium de 1m sur 2m.

Bien entendue une telle structure ne peut bouger c’est donc la plate-forme contenant les instruments de mesure qui se déplace. Pourquoi choisir Port Rico pour y construire une telle structure? C’est la géologie particulière de cette île situé à la frontière des plaques caraïbes et Amérique du nord donnant une surface en bosses et creux caractéristique, sillonné en plus par un grand nombre de rivières qui creusent en abondance sa roche calcaire. Donc cherchant un endroit assez vaste pour les 305m de diamètre du radiotélescope, une cavité naturelle de la bonne dimension et ne demandant qu’a être aménagé était toute trouvée : un site près de l’équateur et en territoire américain, idéal.

Une des missions de l’observatoire Arecibo est l’étude des astéroïdes, ces masses rocheuses restes des matériaux primitifs de la formation des planètes et ayant des dimensions allant de quelques centaines de mètres à quelques kilomètres pour les plus gros, et d’en mesurer les masses, trajectoires etc. Les astéroïdes peuvent fournir plein de renseignements sur la formation des planètes au tout début. En plus, les astéroïdes seront probablement de bonnes sources de matériaux lorsque les hommes vivront en permanence dans l’espace, présentement un kg d’eau coûte plus de $10 000 à transporter dans l’espace.

La NASA étudie déjà les possibilités d’exploitation des astéroïdes. Un dernier aspect important à ces observations, la sécurité; les dinosaures se souviennent (façon de parler) d’un astéroïde dit type astéroïde apollon, ces astéroïdes ont la fâcheuse habitude de venir couper l’orbite terrestre et des fois l’attirance est trop forte et notre planète écope. D’ailleurs, en 2016 la sonde américaine Osiris-Rex (Origins-Spectral Interprétation ressource Identification-Security-Regolith Explorer) se posera sur l’astéroïde Bennu (101955) et en ramènera un échantillon de surface qu’il rapportera sur terre pour analyse. Cet astéroïde découvert en 1999, d’un diamètre de 575 m, est lui aussi un astéroïde de type apollon qui coupera l’orbite terrestre en 2182 avec 1 probabilité sur 1800 pour qu’il nous percute, d’où un certain intérêt sinon un intérêt certain pour mieux connaître ce visiteur pas tellement désiré. Le radiotélescope Arecibo à pu prendre des mesures très précises et même, à partir d’un modèle informatique tridimensionnel, de fabriquer un modèle solide, permettant à la NASA de déterminer avec une grande précision l’endroit ou l’échantillon sera prélevé.

Les astéroïdes sont nos voisins immédiat mais les ondes radio emplissent l’univers et proviennent de sources inconnues il y a quelques années; les pulsars. Un pulsar (Pulsating Radio Source) ou étoile à neutron est ce qui reste d’une supernova, un dé à coudre de sa matière pèserait 100 milliards de tonnes sur terre. Un pulsar émet des ondes radio par ses pôles magnétiques et si ces pôles sont orientés en direction de la terre nous pouvons les détecter. Les pulsars tournent chacun à un rythme, une période, caractéristique et très régulière. En fait l’émission radio de chaque pulsar peut être traduite en un son unique pour chaque pulsar, même que des musiciens utilisent ces sons dans leurs compositions musicales, véritables musiques des sphères, telle la pièce « Le noir de l’étoile » de Gérard Grisey. Le premier pulsar fût découvert en 1967 par Jocelyn Bell, alors étudiante de Anthony Hewish. Jocelyn voulait étudier certains phénomènes radio et avait besoin d’un instrument mesurant les variations d’un signal radio de courtes durées, des fractions de seconde. Martin Ryle construisit l’instrument et Jocelyn découvrit qu’un astre émettait des ondes radio avec une périodicité régulière : 1,337301192 seconde.

Cette découverte a été récompensée par un prix Nobel en 1974, prix attribué à Hewish et Ryle, aucun mot à propos de Jocelyn Bell. Le prix Nobel de la justice ne sera certainement pas attribué à ce comité du prix Nobel!

Pourtant cette découverte a permis des développements très important dans de nombreuses disciplines de l’astrophysique, allant de tests de la relativité générale, de la physique de la matière condensée, de la structure de la voie lactée et bien sûr, des supernovas. La découverte de ce pulsar et de sa période régulière plaidait même pour une origine artificielle et extraterrestre. Une origine terrestre étant exclue car le signal réapparaissait après un jour sidéral et non un jour solaire, indiquant ainsi une position de source fixe sur la sphère céleste. C’est un signal extraterrestre mais non un signal « intelligent ».

L’observatoire Arecibo depuis son ouverture officielle en 1963 a été au centre de plus d’une découverte, ainsi , dès sa mise en marche il a permis de déterminer que la période de rotation de mercure était non de 88 jours comme attendu mais de 59 jours. Il a trouvé le premier astéroïde de l’histoire, (4769) Castalia, la détection du pulsar PSR B1257+12 permit la détection de deux planètes dans son orbite, les premières planètes extrasolaires découvertes. En 1974, après une grosse remise à niveau, il est utilisé comme émetteur pour envoyer un message vers l’Amas d’Hercule(M13) message dans le cadre du programme SETI (Search for Extra-Terristrial Intelligence ou recherche d’une intelligence extraterrestre). Ce message de 1679 bits défini une image bitmap de 23 pixels par 73 qui inclut des nombres, des bonhommes dessinés, des formules chimiques et une image schématique du télescope lui-même, c’est le précurseur de la plaque messagère apposée sur Voyageur 1 et 2.

Le programme SETI d’origine américaine date des années 1960. Il regroupe des projets dont le but est de détecter les signaux qu’une intelligence extraterrestre pourrait émettre, volontairement ou non.

Le programme ne suppose pas forcément que ces extraterrestres essayent de nous contacter, mais de repérer des ondes émises, à notre intention ou non. De même, les ondes électromagnétiques émises depuis les premières émissions radio de Marconi au début de 1900, peuvent à chaque instant être détectées depuis l’espace sans que les humains cherchent pour autant à signaler leur présence. Depuis le premier programme Ozma de Frank Drake en 1959 plusieurs projets ont vu le jour et en en 2010 on en compte près de 90. Parmi les promoteurs du projet SETI on peut citer Carl Sagan, scientifique légendaire.

Faisant parti de l’humanité, nous sommes de facto parti prenante de ce programme. Nous sommes à la fois spectateur et acteur dans cette magnifique manifestation de lumière et de son qu’est l’univers. Pourquoi ne pas devenir acteur dans cette recherche qui tente de répondre à une vieille question : sommes-nous seuls dans l’univers? Mais vous êtes un partisan de participe-action! Cela vous tenterais d’être peut être celui ou celle par qui la première détection d’un signal intelligent pourrait transiter? Depuis longtemps les astronomes professionnels en optique apprécient les milliers d’yeux supplémentaires des amateurs. En radioastronomie aussi certains amateurs installent des antennes et partagent leurs données. Sans aller jusqu’à reconvertir votre parabole du câble en radiotélescope mais simplement en faisant le don de l’électricité inutilisée par votre ordinateur lorsqu’il est en écran de veille. C’est possible; vous vous souvenez qu’au début de l’article je citais comme désavantage des radiotélescopes la grande quantité de calculs nécessaires pour interpréter les données? Le Space Sciences Laboratory de l’université de Californie à Berkeley, qui gère le programme, a crée le projet SERENDIP. Ayant besoin donc d’une énorme capacité de calcul elle a développé un logiciel de grille informatique nommé SETI@home en 1999, maintenant amélioré et renommé BOINC.

Il consiste à utiliser les processeurs de milliers d’ordinateurs connectés à Internet afin d’analyser ces données. Il agit comme un écran de veille et les calculs sont menés de façon transparente et visible pour l’utilisateur. Les résultats de chaque calcul sont transmis à un serveur central qui se charge également de distribuer les tâches parmi les unités de calcul. Le programme de calcul SETI@home cherche par exemple des signaux gaussiens caractéristiques d’un émetteur radio. Sur le site vous trouverez toutes les explications nécessaires et pourrez télécharger le programme.

Je trouve cette façon plus qu’intéressante de participer à une recherche scientifique, à une certaine quête même dirais-je. Qui sait si la petite partie de calcul qui sera faite sur votre ordinateur ne sera pas la plus déterminante? Mais, si d’aventure un petit bonhomme vert viens cogner à votre porte à 3 heures du matin en vous disant «  je veux téléphoner à la maison » hé bien; vous feriez des millions d’envieux.

Moi j’espère, et je laisse la lumière du portique allumée, c’est plus invitant.

 

 

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Claude Bordeleau

Né à Montréal en 1950. Diplôme de technologue en chimie, carrière de 37 ans comme technicien en travaux pratiques au Collège Ahuntsic. Études en guitare populaire et piano classique, accompagnateur instrumentiste dans un groupe vocal et une chorale. Ceinture noire 3ième Dan en karaté, toujours actif dans le Groupe Karaté Sportif. But dans la vie: apprendre et devenir une meilleure personne à chaque instant, physiquement et spirituellement avec le plus grand sourire possible.

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