1 – Équipements de l’ESO au Chili : ALMA (plateau de Chajnantor)
ALMA : À la recherche de nos origines cosmiques
La webcam offre une vue en direct du plateau de Chajnantor situé à 5104 mètres au dessus du niveau de la mer dans le désert d’Atacama au Chili. C’est presque à la triple frontière Chili/Bolivie/Argentine. Plusieurs antennes d’ALMA ainsi qu’APEX apparaissent pointant vers le ciel.
Qu’est ce qu’ALMA ?
L’ESO exploite le grand réseau d’antennes millimétrique / submillimétrique de l’Atacama (ALMA), avec ses partenaires internationaux, sur le haut plateau de Chajnantor, dans les Andes chilienne. ALMA est un télescope de pointe dédié à l’étude du rayonnement provenant des objets les plus froids de l’Univers. Ce rayonnement appelé millimétrique et submillimétrique, car possédant une longueur d’onde de l’ordre du millimètre, se situe entre le rayonnement infrarouge et les ondes radios. ALMA est composé de 66 antennes de grande précision réparties à des distances pouvant aller jusqu’à 16 kilomètres. Cette collaboration dans sa globalité constitue le plus grand projet existant pour l’astronomie au sol.
Qu’est-ce que l’astronomie submillimétrique ?
A ces longueurs d’onde, le rayonnement émane de gigantesques nuages froids intersidéraux ayant des températures de quelques dizaines de degrés au-dessus du zéro absolu, mais aussi des toutes premières galaxies. Les astronomes utilisent ce rayonnement pour étudier les conditions chimiques et physiques régnant dans les nuages moléculaires, des régions denses de gaz et de poussières où les étoiles naissent. Ces régions sont obscures et opaques à la lumière visible, mais transparentes dans la partie millimétrique et submillimétrique du spectre électromagnétique.
Pourquoi construire ALMA sur les hauteurs andines ?
Le rayonnement millimétrique et submillimétrique ouvre une nouvelle fenêtre sur l’univers froid, encore énigmatique, mais ce rayonnement est absorbé par la vapeur d’eau contenue dans l’atmosphère terrestre. Aussi, les télescopes observant dans ce domaine de longueurs d’onde doivent être construits sur des sites élevés et secs tel que le plateau de Chajnantor à 5104 mètres d’altitude, un des plus hauts observatoires astronomiques sur Terre.
Le site d’ALMA, situé à quelques 50 km à l’est du village de San Pedro de Atacama au nord du Chili est un des endroits les plus arides sur Terre. Les astronomes y trouvent des conditions inégalées pour les observations, mais cela exige de faire fonctionner un observatoire de pointe dans des conditions extrêmes. En effet, Chajnantor dépasse en altitude de 750 m l’observatoire de Mauna Kea, à Hawaii et de 2400 m le VLT à Cerro Paranal.
Pourquoi ALMA est un interféromètre ?
ALMA est un observatoire unique de conception révolutionnaire, composé de soixante-six antennes de haute précision et opérant dans la gamme de longueurs d’onde de 0,32 à 3,6 mm. Le réseau principal comporte cinquante antennes de 12 mètres de diamètre, utilisées ensemble comme un télescope unique, un interféromètre. Un réseau compact composé de quatre antennes de 12 mètres de diamètre et de douze antennes de 7 mètres de diamètre le complète. Les soixante-six antennes d’ALMA peuvent être organisées dans différentes configurations et la distance entre les antennes peut varier de 150 mètres à 16 kilomètres, donnant à ALMA une formidable capacité de zoom. ALMA est capable de scruter l’Univers aux longueurs d’onde millimétriques et submillimétriques avec une sensibilité et un pouvoir de séparation angulaire inégalés. Sa vision est 10 fois plus précise que celle du Télescope Spatial Hubble et complétera les images réalisées avec l’interféromètre du Very Large Telescope (VLTI).
La science avec ALMA
ALMA est le télescope le plus puissant pour observer l’Univers froid, le gaz moléculaire et la poussière. ALMA étudie les blocs élémentaires des étoiles, les systèmes planétaires, les galaxies et même la vie. Il fournit aux scientifiques des images détaillées d’étoiles et de planètes en formation dans leurs cocons de gaz près de notre système solaire. Il peut aussi détecter des galaxies naissantes aux limites de l’Univers observable, telles qu’elles étaient il y a plus de 10 milliards d’années. ALMA ouvre ainsi une nouvelle fenêtre et offre aux astronomes la possibilité de résoudre quelques unes des questions les plus profondes sur nos origines cosmiques.
ALMA a été inauguré en 2013 mais des observations scientifiques, avec un réseau partiel, ont commencé en 2011. Regardez le communiqué de presse eso1137 pour plus d’informations.
ALMA a produit des résultats exceptionnels et spectaculaires. Les champs de recherche pour lesquels il a fourni ses résultats les plus remarquables comprennent :
– La fourniture d’images de disques protoplanétaires telles que HL Tau (voir eso1436) qui a transformé la théorie en vigueur sur la formation planétaire.
– l’observation de phénomènes tels que les anneaux d’Einstein avec une extraordinaire précision (voir eso1522) fournissant un niveau de résolution que même le télescope spatial ESA/NASA n’atteint pas.
– La détection de molécules organiques complexes (des structures prébiotiques nécessaires pour l’apparition de la vie) dans des disques protoplanétaires lointains (voir eso1513).
ALMA est un partenariat entre l’ESO, la U.S. National Science Foundation (NSF) et le National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en coopération avec le Chili. ALMA est financé par l’Observatoire Européen Austral (ESO) pour le compte de ces États membres, la NSF en coopération avec le National Research Council du Canada (NRC), le National Science Council of Tawain (NSC) et le NINS en coopération avec l’Academia Sinica (AS) in Taiwan et le Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).
La construction et la gestion d’ALMA sont supervisées par l’ESO pour le compte de ses Etats membres, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dirigé par Associated Universities, Inc (AUI) en Amérique du Nord, et par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) pour l’Asie de l’Est. L’Observatoire commun ALMA (JAO pour Joint ALMA Observatory) apporte un leadership et un management unifiés pour la construction, la mise en service et l’exploitation d’ALMA.
Objectifs scientifiques
La formation stellaire, les nuages moléculaires, l’Univers primordial.
2 – Équipements de l’ESO au Chili : L’APEX (plateau de Chajnantor)
APEX (Atacama Pathfinder EXperiment)
L’ESO exploite le télescope Atacama Pathfinder Experiment, APEX, sur le site d’observation le plus haut sur Terre, à une altitude de 5100 mètres, perché sur le plateau de Chajnantor dans la région d’Atacama au Chili.
APEX est un télescope de 12 mètres de diamètre observant dans les longueurs d’ondes millimétrique et submillimétrique. L’astronomie submillimétrique ouvre une fenêtre sur l’Univers froid, poussiéreux et lointain mais les faibles signaux en provenance de l’espace sont en grande partie absorbés par la vapeur d’eau de l’atmosphère terrestre. Chajnantor est le lieu idéal pour un tel télescope, car la région est l’une des plus sèches du monde et son altitude est supérieure de 750 mètres à celle de l’observatoire de Mauna Kea (Hawaï) et de 2400 mètres à celle du VLT sur le Cerro Paranal.
APEX est le plus grand télescope de l’hémisphère sud observant dans les longueurs d’ondes submillimétrique. Il est équipé d’une série d’instruments mis à disposition des astronomes, dont le plus important est une grande caméra bolométrique nommée LABOCA (the Large APEX Bolometer Camera). LABOCA utilise un ensemble de thermomètres ultra-sensibles – appelés bolomètres- pour détecter la lumière submilimètrique. Avec près de 300 pixels, c’est la plus grande caméra de ce type au monde. Pour pouvoir détecter les plus infimes variations de température dues à la faible radiation submillimétrique, on refroidit les thermomètres à moins de 0,3 degré en dessous du zéro absolu, un glacial -272,85 degrés Celsius. La haute sensibilité de LABOCA et son large champ (1/3 du diamètre de la pleine Lune) en font un outil inestimable pour visualiser l’Univers submillimétrique.
APEX a ouvert la voie à ALMA, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un nouveau télescope révolutionnaire que l’ESO, avec ses partenaires internationaux, exploite sur le plateau de Chajnantor. APEX est basé sur une antenne prototype construite pour le projet ALMA. Il détectera de nombreux objets célestes qu’ALMA pourra étudier de manière beaucoup plus précise. APEX est une collaboration entre l’Institut Max-Planck pour la Radioastronomie (MPIfR), l’Observatoire Spatial d’Onsala (OSO) et l’ESO. Ce télescope est exploité par l’ESO.
L’astronomie submillimétrique est un domaine relativement inexploré en astronomie et dévoile un Univers qui ne peut être vu dans la lumière visible et l’infrarouge. Elle permet d’étudier « l’Univers froid » : à ces longueurs, la lumière rayonne depuis de vastes nuages froids de l’espace interstellaire, à des températures dépassant seulement de quelques dizaines de degrés le zéro absolu. Les astronomes utilisent cette lumière pour étudier les conditions physiques et chimiques de ces nuages moléculaires (les régions denses de gaz et de poussière cosmique où naissent les étoiles). Observées en lumière visible, ces régions de l’Univers sont souvent sombres et obscurcies par la poussière, mais elles brillent intensément dans les domaines millimétrique et submillimétrique du spectre de la lumière. Ce domaine de longueur d’ondes est aussi idéal pour étudier certaines des premières et des plus distantes galaxies de l’Univers dont le rayonnement a été décalé vers le rouge.
Objectifs scientifiques : Astrochimie, l’univers froid
