Un télescope souterrain veut révolutionner l’astronomie avec des bras de 10 kilomètres : ce sera l’Einstein

Un télescope souterrain veut révolutionner l’astronomie avec des bras de 10 kilomètres : ce sera l’Einstein
Un télescope souterrain veut révolutionner l’astronomie avec des bras de 10 kilomètres : ce sera l’Einstein
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En septembre 2017, la décision de l’Académie suédoise des sciences concernant l’attribution du prix Nobel de physique cette année-là a été annoncée. Il a été attribué à trois physiciens affectés à la Collaboration LIGO/VIRGO, l’expérience chargée de détecter les ondes gravitationnelles qui impactent notre planète.

Nouveau télescope. Aujourd’hui, l’expérience qui pourrait prendre le relais de LIGO/VIRGO commence à apparaître. Il s’agit du télescope Einstein, un nouvel instrument qui, depuis le sous-sol de la Terre, poursuivra la recherche de ces ondes.

Derrière ce projet se trouvent diverses institutions coordonnées par la communauté allemande du télescope Einstein. Pour l’instant, on sait peu de choses sur le projet, mais les premiers plans parlent d’un budget de 1,8 milliard d’euros et d’un coût de fonctionnement de 40 millions par an. La construction de l’instrument devrait également commencer en 2026 et être opérationnelle d’ici 2035.

Le télescope serait similaire à LIGO/VIRGO, un triangle le long duquel des faisceaux laser seraient émis. Le nouvel instrument pourrait être situé à la triple frontière entre l’Allemagne, la Belgique et les Pays-Bas. Son emplacement devrait être annoncé plus tard dans l’année.

Un « spectre » différent. Les télescopes conventionnels, depuis les télescopes optiques jusqu’aux radiotélescopes, y compris ceux comme le James Webb qui fonctionnent dans certaines gammes, capturent des ondes dans différentes caractéristiques du spectre électromagnétique, lumière visible, infrarouge, ondes radio… Cependant, ce ne sont pas les seules ondes. . qui s’est répandu dans tout l’univers.

Albert Einstein avait prédit en développant sa théorie de la relativité générale qu’il existerait un autre type d’ondes, les ondes gravitationnelles. Ce n’est qu’un siècle plus tard, en 2015, qu’ils ont été détectés pour la première fois. Une détection qui valait un prix Nobel.

Troisième génération. Désormais, les instruments capables de détecter ce type d’ondes s’orientent vers leur troisième génération. La technologie utilisée est celle des interféromètres laser. Dans ces appareils, un faisceau laser est divisé et envoyé à travers deux « bras ». Aux extrémités de ceux-ci, deux miroirs où rebondit le faisceau. Les ondes gravitationnelles déforment la trajectoire du faisceau, le faisant revenir tôt ou tard en fonction de la trajectoire de l’onde.

« Nous voulons l’utiliser pour examiner un territoire mille fois plus grand que ce qui est possible aujourd’hui (…). Et nous devrions alors trouver beaucoup plus de sources pour lesquelles les instruments actuels ne sont pas assez sensibles», souligne dans un communiqué Achim Stahl, membre de la communauté du télescope allemand Einstein.

250 mètres sous terre. Le télescope Einstein est conçu pour contenir trois détecteurs emboîtés, expliquent les responsables. Chacun de ces détecteurs disposera de deux interféromètres dotés de « bras » de 10 kilomètres de long. Le télescope sera construit à environ 250 mètres de profondeur pour l’isoler d’éventuelles interférences.

Le télescope sera 10 fois plus puissant que les télescopes actuels (les dernières itérations Advanced Virgo et Advancer Ligo). Une sensibilité suffisamment grande pour distinguer des changements de distance des milliers de fois inférieurs au diamètre d’un proton, explique Stahl.

Ondes gravitationnelles et étoiles à neutrons. En 2017, quelques semaines avant l’annonce du prix Nobel, la collaboration LIGO/VIRGO a annoncé une nouvelle nouvelle. Il s’agissait de la détection d’une collision entre deux étoiles à neutrons. Si la détection des ondes gravitationnelles en 2015 avait duré quelques centièmes de seconde alors que ce nouveau signal durait environ 100 secondes.

Pendant ce temps, divers télescopes ont pu pointer dans la direction d’où venait l’onde pour vérifier ce qui se passait sous un autre angle. La collision pourrait ainsi être observée sous deux types d’ondes différents, dans le spectre électromagnétique et sous forme d’onde gravitationnelle.

Astronomie multi-messager. Les promoteurs d’Einstein veulent en faire la norme. Si nous parvenons à avoir plusieurs instruments comme Einstein dans le futur, il devrait être facile de trianguler l’origine de ces ondes afin d’indiquer aux autres télescopes où regarder et ainsi pouvoir systématiser cette nouvelle forme d’astronomie.

À Xataka | 100 ans après que Bose et Einstein aient prédit le cinquième état de la matière, nous avons fait un grand pas en avant vers sa compréhension.

Images | NIKHEF

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