Le projet CHIME

Ken Tapping, le 6 février 2013

Dans le ciel, cette semaine…

  • Mercure, Mars et Neptune se tiennent compagnie au ras de l’horizon, à l’ouest, après le coucher du soleil.
  • Jupiter domine dans la partie sud du firmament durant la nuit.
  • Saturne apparaît à 1 h.
  • Nouvelle lune le 9 février.

Il y a quelques jours, de l’équipement de terrassement lourd a fait son apparition sur le site de l’observatoire avant de commencer à pelleter neige et sol. À présent, des tas de terre et de neige, des éléments en plastique orange, de la machinerie lourde et des travailleurs marquent un carré de terrain sur lequel sera bâti ce qui a été prévu à cet endroit.

Ces travaux constituent le point de départ du projet CHIME (pour Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment ou expérience canadienne de cartographie de l’hydrogène), c’est-à-dire l’aménagement d’un radiotélescope spécialement conçu pour étudier la structure de l’Univers primitif. Une fois achevé, ce radiotélescope ressemblera à un réseau de 100 mètres carrés de lames de chasse-neige posées au ras du sol et tournées vers le ciel. Bien que situé sur le site de l’observatoire, qui reste la propriété du Conseil national de recherches du Canada, l’instrument est un projet de l’Université de la Colombie-Britannique. Le lieu a été choisi en raison du principal atout de l’observatoire : les interférences extrêmement faibles des ondes radio produites par l’homme.

L’Univers est né il y a un peu moins de 14 milliards d’années lors d’un évènement souvent appelé le Big Bang. Minuscule, terriblement chaud et incroyablement dense à ses débuts, il a ensuite pris de l’expansion en se refroidissant pour devenir un brouillard chaud et épais de particules élémentaires, les blocs de construction des atomes. Quelques minutes après le Big Bang, l’Univers s’était suffisamment refroidi pour que ces particules donnent naissance aux protons, aux neutrons et aux électrons, qui ont fusionné et se sont divisés encore et encore pendant les 380 000 années subséquentes, environ. La température et la densité avaient alors assez baissé pour que se forment et demeurent les atomes. En raison de leur grande stabilité, les atomes d’hydrogène apparurent les premiers, engendrant un Univers presque entièrement composé de cet élément, comme c’est toujours le cas aujourd’hui. L’hydrogène est la matière première des étoiles. Il leur procure l’énergie dont elles ont besoin, et les résidus de sa combustion sont les éléments essentiels à la fabrication des planètes et des formes de vie comme la nôtre.

À un moment quelconque, ce qu’on pense être un Univers homogène sans particularités notables et en expansion est devenu instable. La matière a commencé à s’agglomérer, les amas se sont effondrés sur eux-mêmes pour donner des sous-amas qui ont engendré les premières galaxies et étoiles. Bref, l’embryon de l’Univers qui nous entoure à présent.

Le plus grand cadeau jamais offert aux astronomes est le signal radio émis par l’hydrogène froid dans l’espace. Sa fréquence exacte est 1 420,40575177 MHz (mégahertz). La puissance du signal nous permet de cartographier l’abondance de l’hydrogène dans les nuages de gaz, les galaxies et le reste de l’Univers. Mieux, quand l’hydrogène approche de la Terre ou s’en éloigne, l’effet Doppler – comme il le fait avec la sirène des véhicules de secours dont le son prend puis perd du volume au passage – intensifie ou atténue cette fréquence. L’Univers étant en expansion, la fréquence du signal envoyé par l’hydrogène est fortement décalée vers le bas. Puisque l’expansion augmente avec l’éloignement, mesurer cette fréquence nous dira à quelle distance de nous se trouve l’hydrogène.

De cette façon, on arrivera à identifier le signal émis par l’hydrogène de l’Univers naissant et on s’en servira pour cartographier en relief les structures originelles, donc pour nous faire une idée des forces qui les ont façonnées.

Ken Tapping est astronome à l’Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches, à Penticton (C.-B.), V2A 6J9.

Téléphone : 250-497-2300
Télécopieur : 250-497-2355
Courriel : ken.tapping@nrc-cnrc.gc.ca

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