SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT/LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/2020 W8 P2

La traduction de cet article ,reçu ce matin  m’a paru très prometteuse en découvertes futures !

How interferometry works, and why it's so powerful for astronomy

 PHYS ORG/SCIENCE X

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Comment fonctionne l'interférométrie et pourquoi elle est si puissante pour l'astronomie

par Brian Koberlein, Universe Today

 

Le télescope sphérique à cinq cents mètres d'ouverture (FAST) vient de terminer sa construction dans la province du sud-ouest du Guizhou. Crédits: FAST

Lorsque les astronomes parlent d'un télescope optique, ils mentionnent souvent la taille de son miroir. En effet, plus votre miroir est grand, plus votre vue du ciel peut être nette. Il est connu sous le nom de pouvoir de résolution, et il est dû à une propriété de la lumière appelée diffraction. Lorsque la lumière passe à travers une ouverture, comme l'ouverture d’un télescope, elle aura tendance à s'étaler ou à se diffracter. Plus l'ouverture est petite, plus la lumière se propage, rendant votre image plus floue. C'est pourquoi les télescopes plus grands peuvent capturer une image plus nette que les plus petits.

La diffraction ne dépend pas seulement de la taille de votre télescope, elle dépend également de la longueur d'onde de la lumière que vous observez.       ( ou qur vous utilisez) … Plus la longueur d'onde est longue, plus la lumière diffracte pour une taille d'ouverture donnée. La longueur d'onde de la lumière visible est très petite, inférieure à 1 millionième de mètre de long. Mais la lumière radio a une longueur d'onde  par exemple mille fois plus longue. Si vous voulez capturer des images aussi nettes que celles des télescopes optiques, vous avez besoin d'un radiotélescope mille fois plus grand qu’une optique. Heureusement, nous pouvons construire des radiotélescopes de cette taille grâce à une technique connue sous le nom d'interférométrie.

Pour construire un radiotélescope haute résolution, vous ne pouvez pas simplement construire une énorme antenne parabolique pour capter les signaux …Vous auriez besoin d'un   terrain plat de plus de 10 kilomètres de diamètre. Même la plus grande antenne radio,  du monde le télescope FAST de Chine, ne fait que 500 mètres de diamètre. Ainsi, au lieu de construire un seul grand  espace plat  vous mettez en place de dizaine ou des centaines de places que vous connectez ensemble. C'est un peu comme n'utiliser que  certaines parties d'un grand miroir au lieu de sa totalité ….Si vous faisiez cela avec un télescope optique, votre image ne serait pas aussi lumineuse, mais elle serait presque aussi nette.

La lumière d'un objet éloigné frappe une antenne avant une autre. Crédit: ESO

Mais ce n'est pas aussi simple que de construire beaucoup de petites antennes paraboliques. Avec un seul télescope, la lumière d'un objet distant pénètre dans le télescope et est focalisée par le miroir ou la lentille sur un détecteur. La lumière qui a quitté l'objet en même temps atteint le détecteur en même temps, donc votre image est synchronisée. Lorsque vous avez un ensemble d'antennes paraboliques, chacune avec son propre détecteur, la lumière de votre objet atteindra certains détecteurs d'antenne plus tôt que d'autres. Si vous intervenez  pour combiner toutes vos données, vous auriez un désordre brouillé. C'est  précisément là que l'interférométrie entre en jeu.

Chaque antenne du réseau observe le même objet et, comme elles, elles marquent chacune l'heure de l'observation de façon très précise. De cette façon, vous avez des dizaines ou des centaines de flux de données, chacun avec des horodatages uniques. À partir des horodatages, vous pouvez synchroniser toutes les données. Si vous savez que la parabole B obtient un seul signal 2 microsecondes après la parabole A, vous savez que le signal B doit être décalé de 2 microsecondes vers l'avant pour être synchronisé.

L'ordinateur corrélateur de l'Observatoire ALMA. Crédit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), S. Argandoña

Le calcul a partir de ce moment  devient vraiment compliqué. Pour que l'interférométrie fonctionne, vous devez connaître la différence de temps entre chaque paire d'antennes paraboliques. Pour 5 plats, c'est 15 paires. Mais le VL  a 26 plats actifs ou 325 paires. ALMA a 66 plats, ce qui représente 2145 paires. Mais il n y a pas que cela  , car la Terre tourne et la  direction de votre objet se déplace par rapport aux antennes paraboliques, ce qui signifie que le temps entre les signaux change lorsque vous faites des observations. Vous devez garder une trace de tout cela afin de c pouvoir corréler les signaux. Cela se fait avec un supercalculateur spécialisé appelé corrélateur. Il est spécialement conçu pour effectuer ce seul calcul. C'est le corrélateur qui permet à des dizaines d'antennes paraboliques d'agir comme un télescope unique

Le télescope Event Horizon (EHT) - un réseau à l'échelle planétaire de huit radiotélescopes terrestres forgés grâce à une collaboration internationale - a été conçu pour capturer des images d'un trou noir. Lors de conférences de presse coordonnées à travers le monde, les chercheurs de l'EHT ont révélé qu'ils avaient réussi, dévoilant la première preuve visuelle directe du trou noir supermassif au centre de Messier 87 et de son ombre. L'ombre d'un trou noir vue ici est la plus proche possible d'une image du trou noir lui-même, un objet complètement sombre dont la lumière ne peut pas s'échapper. La limite du trou noir - l'horizon des événements d'où l'EHT tire son nom - est environ 2,5 fois plus petite que l'ombre qu'elle projette et mesure un peu moins de 40 milliards de kilomètres de diamètre. Bien que cela puisse sembler important, cet anneau ne mesure que 40 microasecondes d arc  environ, ce qui équivaut à mesurer la longueur d'une carte de crédit à la surface de la Lune. Bien que les télescopes composant l'EHT ne soient pas physiquement connectés, ils sont capables de synchroniser leurs données enregistrées avec des horloges atomiques - En 2009, des observatoires de radio du monde entier ont convenu de travailler ensemble sur un projet ambitieux. Ils ont utilisé l'interférométrie pour combiner leurs télescopes pour créer un télescope virtuel aussi grand qu'une planète. Il est connu comme le télescope Event Horizon, et en 2019, il nous a donné notre première image d'un trou noir.

Grâce au travail d'équipe et à l'interférométrie, nous pouvons désormais étudier l'un des objets les plus mystérieux et extrêmes de l'univers

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Source Universe Today

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 Mes commentaires

  Cet article vous explique pourquoi  je me suis mis en colère quand j ai entendu parler de «  photo » d’un corps noir ;l interférométrie  travaille dans ce cas-là sur les différences de marche mesurées  a partir de ces ondes radio  a grandes longueur d’ondes ….Et à ce moment-là il y aura bien un lecteur qui se réveillera pour poser la question : que se passe  ti -l quand on n’a pas d’onde radio a mesurer ?

 Eh bien la réponse est simple et a été vérifiée sur les ondes gravitationnelles   , la base de l’interférométrie est encore plus  amplifiée et on se contente de  travailler avec les  longueurs d’ondes bien plus petites qui nous arrivent de l’espace !!!