Deux télescopes géants – l’un en Australie, l’autre en Afrique du Sud – comprendront le Square Kilometre Array supersensible.

Après 30 ans de planification et de négociations, la construction commence cette semaine sur le Square Kilometre Array (SKA), le plus grand observatoire de radioastronomie au monde. 

L’instrument géant – qui sera construit sur de vastes sites en Australie et en Afrique – collectera les signaux radio émis par les objets célestes et, espérons-le, éclairera certains des problèmes les plus énigmatiques de l’astronomie, tels que la nature de la matière noire et la formation des galaxies. .

Lundi, les astronomes et les communautés locales se rendront dans les sites reculés du Cap Nord et de l’Australie-Occidentale en Afrique du Sud pour célébrer cette étape avec des responsables de l’Observatoire SKA (SKAO), l’organisation intergouvernementale en charge des télescopes.

« Nous sommes en train de jeter les bases de cet instrument pour les 50 prochaines années », déclare Lindsay Magnus, directeur du télescope en cours de construction en Afrique du Sud, basé à Cape Town, en Afrique du Sud. « C’est la partie excitante – c’est un héritage à long terme. »

Des années de préparation

En 2012, il a été décidé que ce qui avait été initialement conçu comme un seul télescope géant se composerait de deux instruments, un en Afrique du Sud et un en Australie. 

Les grandes distances entre les antennes et leur nombre signifient que les télescopes – appelés respectivement SKA-Mid et SKA-Low – capteront les signaux radio avec une sensibilité sans précédent. SKA-Low détectera les fréquences entre 50 mégahertz et 350 mégahertz et SKA-Mid captera les fréquences entre 350 mégahertz et 15,4 gigahertz. 

Les deux sont des interféromètres, dans lesquels de nombreuses antennes en forme de parabole agissent ensemble comme un seul télescope.

Le SKA sera construit par étapes, et la première phase de 1,3 milliard d’euros (1,4 milliard de dollars) devrait être achevée en 2028. 700 millions d’euros supplémentaires ont été affectés aux coûts de fonctionnement des télescopes au cours de la prochaine décennie. 

L’objectif ultime est d’avoir des milliers de paraboles en Afrique du Sud et dans les pays partenaires africains, et un million d’antennes en Australie, avec une zone de collecte totale d’un kilomètre carré. La première phase représente environ un dixième du projet total prévu.

SKA-Low

Le télescope SKA-Low, en Australie, comprendra environ 131 000 antennes, chacune ressemblant à un arbre de Noël en fil de fer de deux mètres de haut. 

Plus de 500 réseaux de 256 antennes parsèmeront les sables rouges du site, qui a été rebaptisé Inyarrimanha Ilgari Bundara, l’Observatoire de radioastronomie CSIRO Murchison. « Inyarrimanha Ilgari Bundara », un nom choisi par les propriétaires traditionnels de la terre, les Wajarri Yamaji, signifie « Partager le ciel et les étoiles ».

Plus tôt ce mois-ci, les Wajarri Yamaji et le gouvernement australien ont enregistré un accord d’utilisation des terres qui permettrait au télescope d’être construit sur les terres de Wajarri Yamaji. 

Les populations locales agiront en tant que contrôleurs du patrimoine et accompagneront les responsables de la SKAO avant toute perturbation du sol pendant la construction, explique Des Mongoo, un membre de la communauté Wajarri Yamatji qui attend avec impatience le début des travaux. 

« Une fois qu’ils ont commencé la construction, les gens de Wajarri ont la possibilité de participer à des opportunités d’emploi et commerciales. »

Les scientifiques attendent également avec impatience que les antennes commencent à collecter des données.

 « La sensibilité [de SKA-Low] nous permettra d’observer l’Univers lointain avec beaucoup plus de détails que tout ce que nous avons fait jusqu’à présent », déclare Douglas Bock, directeur de l’espace et de l’astronomie à l’Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO) en Sydney, Australie. « C’est particulièrement excitant parce que nous en savons si peu sur le premier milliard d’années de l’Univers. »

Mais la science la plus passionnante sera des phénomènes dont « nous ignorions même l’existence » lorsque les télescopes ont été conçus, prédit Sarah Pearce, directrice du télescope SKA-Low, basée à Perth. Les quatre premiers tableaux collecteront des données d’ici 2024, et tous les tableaux seront achevés d’ici 2028.

Plats d’Afrique du Sud

Lundi, commenceront également les préparatifs pour la construction des premières paraboles géantes SKA-Mid. Celles-ci formeront un ensemble de 197 antennes, s’étendant sur environ 150 kilomètres dans la région sèche du Karoo en Afrique du Sud. Quatre seront terminés en 2024, et beaucoup d’autres seront ajoutés d’ici 2028.

Le télescope sud-africain MeerKAT à 64 antennes existe déjà sur le site et sera intégré à SKA-Mid. Début 2022, en utilisant les données MeerKAT, une équipe internationale a publié l’image la plus détaillée à ce jour du centre de notre galaxie , la Voie lactée, ainsi que des images de mystérieux fils radio émanant du trou noir de la galaxie.

 Le gouvernement sud-africain et la société allemande Max Planck ajoutent 20 antennes paraboliques supplémentaires au télescope, dans le cadre d’un projet d’extension. MeerKAT ne sera intégré à SKA-Mid que vers la fin de sa construction en 2027.

« SKA sera un grand pas en avant scientifique », déclare Erwin de Blok, astronome à l’Institut néerlandais de radioastronomie à Dwingeloo et chercheur principal du programme de grande enquête MHONGOOSE de MeetKAT sur la formation des galaxies. SKA-Mid « nous aidera à étudier en détail les galaxies proches et à détecter directement le flux de gaz dans les galaxies et les processus qui conduisent à la formation d’étoiles ».

Cependant, la construction de SKA-Mid interférera avec les observations de MeerKAT, a déclaré Pontsho Maruping, directeur de l’Observatoire sud-africain de radioastronomie au Cap. 

Les radiotélescopes sont particulièrement sensibles aux ondes radio émises par les véhicules et les appareils de communication.

 « Nous allons tout faire pour que les observations ne soient pas indûment interrompues », dit-elle. MeerKAT continuera d’observer jusqu’à son intégration dans SKA-Mid en 2027.

À la fin de l’année, la SKAO, basée au Royaume-Uni, a attribué 500 millions d’euros d’appels d’offres de construction. Environ 70% des contrats doivent aller à l’industrie dans les pays membres. 

Il y a actuellement huit membres à part entière dans l’organisation – à savoir l’Australie, la Chine, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, l’Afrique du Sud, la Suisse et le Royaume-Uni – et la France envisage de se joindre au groupe.

doi : https://doi.org/10.1038/d41586-022-04254-7