Étude mondiale du milieu magnétoionique

L'Institut Herzberg d'astrophysique du CNRC (IHA-CNRC) dirige un projet visant à étudier l'émission polarisée de tout le ciel, dans la plus grande plage de longueurs d'ondes jamais essayée - de 16 cm à 1 mètre (300 MHz à 1,8 GHz). Dans ce projet d'envergure mondiale, 10 institutions situées partout dans le monde participent à l'étude du milieu magnétoionioque de notre galaxie - le milieu composé de champs magnétiques et d'électrons.

Institutions participantes :
- Université de Calgary, Canada
- Australia Telescope National Facility, Australie
- Université de Sydney, Australie
- Université de Manchester, Royaume-Uni
- Université de Newcastle upon Tyne, Royaume-Uni
- Istituto di Radioastronomia, Italie
- Max-Planck Institut fuer Radioastronomie, Allemagne
- National Radio Astronomy Observatory, États-Unis
- Observatoires astronomiques nationaux, Beijing (Chine)
- Université de la Tasmanie, Australie

Le magnétisme joue un rôle important dans l'Univers : La Terre, le Soleil, toutes les autres étoiles, et toutes les galaxies ont un champ magnétique. Notre galaxie, la Voie lactée, a un champ magnétique qui suit approximativement les bras de la spirale. Le champ magnétique de la Voie lactée est un million de fois plus faible que celui de la Terre, mais l'énergie qu'il contient est si élevée qu'il joue un rôle dans la naissance et la mort des étoiles. L'ironie de la chose est que nous connaissons mieux les champs magnétiques dans les galaxies voisines. L'Étude mondiale du milieu magnétoionique offrira aux astronomes des données importantes qui leur permettront de mieux comprendre l'origine du champ magnétique de la Voie lactée, et son influence sur le milieu interstellaire, à partir de la formation des étoiles, jusqu'au plan général de notre galaxie.

Un des outils les plus importants pour les études des champs magnétiques est la cartographie des émissions radiosynchrotroniques. Les signaux radio produits dans la Voie lactée portent l'empreinte des champs magnétiques, sous forme d'une orientation préférée du signal reçu. L'orientation de la polarisation des émissions synchrotroniques est perpendiculaire au champ magnétique. Par conséquent, en principe, la carte de ces émissions nous permet de voir le champ magnétique. Cependant, un autre effet - la rotation de Faraday - détruit cette information en changeant l'orientation de la polarisation. L'image ci-dessous montre la fraction des émissions synchrotroniques qui sotn polarisées. S'il n'y avait pas cette rotation de Faraday, la région sombre au centre de la carte serait de la même intensité que les deux régions au dessus et à la gauche de la carte. On peut éliminer cette dépolarisation en faisant des observations à plusieurs longueurs d'ondes.

Pour les cosmologistes, la Voie lactée n'est qu'un avant plan non voulu, un pare-brise sale auquel ils doivent regarder pour observer la soi-disant émission de micro-ondes cosmique de fond - le rayonnement issu du Big bang. On doit avoir une connaissance précise de l'avant plan galactique pour distinguer l'émission de micro-ondes de fond. L'étude GMIMS offrira aux cosmologistes les données dont ils ont besoin pour soustraire précisément l'émission synchrotronique galactique.

Le réseau d'un kilomètre carré (SKA) deviendra bientôt le radiotélescope le plus grand et le plus sensible jamais conçu, et permettra aux astronomes de voir plus loin dans l'Univers et de créer les cartes les plus détaillées des galaxies. L'étude du magnétisme cosmique est l'un des buts scientifiques les plus importants du SKA. Au cours des quelques prochaines années, l'étude GMIMS nous donnera un aperçu de ce que le SKA révélera dans le futur. Notre expérience de l'étude GMIMS nous aidera à concevoir les télescopes du futur et de les exploiter de façon optimale.

Seule une infime partie de la plage de longueurs d'ondes visée par l'étude GMIMS est protégée pour la radioastronomie. Le reste est partagé avec les signaux radio pour les téléphones cellulaires, les postes de radiodiffusion, les transmissions par satellite, etc. Heureusement, le développement rapide d'instruments de traitement de signaux numériques a permis de faire des observations malgré ces interférences en choisissant des régions qui sont toujours relativement libres de signaux radio.

Compte tenu de la largeur de la plage de longueurs d'ondes, on doit utiliser différents télescopes avec différents récepteurs, situés dans les hémisphères nord et sud. Le télescope de 26 mètres de l'Institut Herzberg d'astrophysique du CNRC (illustré ci-dessous), situé à Penticton, joue un rôle d'importance primordiale pour l'étude GMIMS. Le système de réception du télescope de 26 mètres a été amélioré au cours des trois dernières années. En plus d'un récepteur à bande large, conçu en partie par un étudiant aux études supérieures, le nouveau système prolonge la largeur de bande et augmente la sensibilité du télescope de 26 m d'un ordre de grandeur. Cette amélioration nous permet d'utiliser le télescope de 26 m et de faire des observations pour la partie de l'étude GMIMS aux longueurs d'ondes plus courtes, « tout près de nous ». On doit toutefois employer des télescopes plus grands dans le cas de longueurs d'ondes plus longues. Par exemple, on emploie le télescope de 64 mètres à Parkes (Australie) pour faire des observations dans la partie du spectre aux longueurs d'ondes plus longues couvertes par l'étude GMIMS.

Information pertinente

Instituts:

• Institut Herzberg d'astrophysique du CNRC