Un télescope qui voit tout des étoiles qui explosent, pour espionner un monde caché

Un ensemble de 900 instruments fera des films sur les cieux, révélant des événements éphémères et changeants.

Argus Panoptes, le géant de la mythologie grecque qui voit tout et aux yeux multiples, est sur le point de prendre forme physique dans les montagnes de la Caroline du Nord. 

En octobre, un réseau de 38 petits télescopes commencera à surveiller une tranche de ciel visible 1700 fois la taille de la pleine Lune. Connu sous le nom d’Argus Array Pathfinder, il enregistrera les changements dans les étoiles seconde par seconde, réalisant essentiellement un film céleste d’une nuit. 

Ses développeurs espèrent qu’il ouvrira la voie à un Argus Array beaucoup plus grand avec 900 télescopes qui d’ici 2025 pourraient observer tout le ciel nocturne visible.

Les télescopes Argus se joignent à d’autres visant à capturer des événements astrophysiques de courte durée ou à évolution rapide, connus sous le nom de transitoires, y compris des étoiles explosives, des trous noirs voraces, des fusions d’étoiles à neutrons et peut-être même des étoiles brièvement éclipsées par la planète cachée depuis longtemps postulée dans notre système solaire.

L’Argus Array complet observerait le ciel avec plus de surface de miroir que tous les autres télescopes transitoires réunis, déclare le chef d’équipe Nicholas Law de l’Université de Caroline du Nord, Chapel Hill.

« Le potentiel est énorme », déclare Igor Andreoni de l’Université du Maryland, College Park, qui n’est pas impliqué dans le projet. En plus de capturer des événements en temps réel, Argus créera une archive d’images montrant des objets avant qu’ils n’explosent ou ne changent. « Nous connaîtrons l’historique de tout ce qui se passe dans le ciel au-dessus d’une certaine luminosité », déclare Andreoni. « Nous entrons dans une nouvelle ère de l’astronomie dans le domaine temporel avec une explosion de différents types de conception de télescopes », ajoute Carole Mundell de l’Université de Bath.

Argus vise à réaliser sa vision unique avec des centaines de télescopes prêts à l’emploi, chacun d’à peine 20 centimètres de diamètre et observant une partie différente du ciel. Le réseau final correspondra à la puissance de collecte de lumière d’un télescope avec un seul miroir de 5 mètres, qui coûte généralement des centaines de millions de dollars, mais des composants bon marché devraient maintenir le coût d’Argus en dessous de 20 millions de dollars, dit Law. Le défi consistera à assembler les 900 images du réseau en un seul film homogène du ciel nocturne. 

« Nous avons passé énormément de temps sur le pipeline de données », déclare Law.

En 2015, son équipe a construit un instrument plus petit appelé Evryscope . Cela avait 27 télescopes, chacun de 7 centimètres de diamètre, regardant vers l’extérieur depuis la surface d’un dôme hémisphérique. 

Ses succès comprenaient la détection d’une éruption stellaire – plus grande que jamais – de notre étoile voisine la plus proche Proxima Centauri, mais l’équipe voulait s’agrandir pour voir des objets en dehors de notre Galaxie.

Au lieu de regarder depuis la surface d’un dôme, les télescopes Argus seront assis dans un bol de 10 mètres de large, tous visant une seule fenêtre en forme de lucarne dans un dôme. 

Au cours de la nuit, le bol et les télescopes pivoteront lentement pour suivre les étoiles pendant la rotation de la Terre. Pour capturer des images rapides, les concepteurs prévoient de remplacer les capteurs de lumière à dispositif à couplage de charge (CCD) utilisés dans la plupart des télescopes par des détecteurs complémentaires métal-oxyde-semi-conducteur, qui peuvent lire les données en moins d’une seconde par rapport à plusieurs secondes pour les CCD.

Des subventions totalisant 1,3 million de dollars de la National Science Foundation (NSF) et de Schmidt Futures, une initiative philanthropique, ont financé le prototype à 38 portées. 

Law et ses collègues prévoient de le tester dans les semaines à venir avant de le transférer d’abord sur un site des Appalaches près de Chapel Hill pour le débogage, puis sur l’observatoire du mont Laguna en Californie. L’équipe espère montrer ses capacités avant de solliciter un financement de la NSF pour l’ensemble Argus Array après le début de l’année.

Les données d’Argus Pathfinder et de son successeur seront librement disponibles en temps réel, et le logiciel émettra des alertes automatiques lorsqu’il détectera un événement. Cela permettra à d’autres télescopes plus grands de pivoter rapidement vers le même endroit dans le ciel et de collecter des données plus détaillées, une aubaine pour les astronomes sondant les explosions stellaires telles que les éruptions, les supernovae et les sursauts gamma.

Les observateurs ne repèrent normalement les supernovae, par exemple, que des heures après l’événement. 

« Se rapprocher dans le temps signifie que vous vous rapprochez de la source » de l’explosion, explique Shrinivas Kulkarni du California Institute of Technology, un pionnier dans les efforts pour capturer les transitoires . 

Si l’étoile progénitrice est suffisamment brillante, Argus pourrait également enregistrer tout éclaircissement soudain ou éructation de gaz avant sa mort, précurseurs possibles de l’explosion. 

« Cela rend l’histoire disponible de manière très complète », déclare Kulkarni.

Si Argus avait été opérationnel en 2017, il aurait peut-être donné un aperçu précoce du flash lumineux de la toute première kilonova enregistrée – une fusion de deux étoiles à neutrons – et permis à d’autres télescopes de s’y focaliser rapidement. 

En l’occurrence, les détecteurs d’ondes gravitationnelles ont été les premiers à détecter la fusion, mais ils ne peuvent pas localiser avec précision les emplacements et guider d’autres télescopes. 

« Nous avons besoin d’observations simultanées », déclare Mundell.

Argus pourrait même repérer l’insaisissable planète 9, supposée se cacher dans le système solaire externe. Il peut faire trop froid et faible pour être vu directement. Mais à mesure qu’il se déplace dans le ciel, il devrait faire clignoter brièvement les étoiles d’arrière-plan. 

« Les occultations sont certainement une voie prometteuse en ce qui concerne la planète 9 », déclare Konstantin Batygin de Caltech, qui, avec son collègue Mike Brown , a proposé son existence en 2016 à partir d’influences gravitationnelles sur d’autres corps distants. 

Si Argus réussit cette découverte, il aura certainement été à la hauteur de son formidable homonyme.

(Source : Science)

Les 900 télescopes de l’Argus Array observeront chacun une partie différente du ciel pour détecter les changements rapides, des supernovae à l’ombre qui passe de l’hypothétique planète 9. ARGUS ARRAY TEAM/UNC CHAPEL HILL, ADAPTÉ PAR C. BICKEL/ SCIENCE

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