L'Univers tel que nous ne l'avons jamais vu : les astronomes ont publié la carte radio du ciel la plus détaillée jamais réalisée

Un groupe de recherche international d'astronomes a publié la carte radio du ciel la plus détaillée jamais réalisée : le radiotélescope européen Low Frequency Array (LOFAR) a capturé 13,7 millions de sources cosmiques, permettant ainsi de créer la plus grande reconstruction radio du ciel. Le groupe comprend également notre Institut National d'Astrophysique (INAF)

Comme c'est merveilleux ! Le radiotélescope européen Réseau basse fréquence (LOFAR) a capturé le troisième ensemble de données, 13,7 millions de sources cosmiques, permettant ainsi de « dessiner » la carte radio du ciel la plus détaillée jamais réalisée auparavant (en 2022, le deuxième ensemble de données contenait « seulement » 4,4 millions de sources). Les données ont été collectées dans le cadre des travaux d’une large collaboration internationale, dont fait également partie la nôtre. Institut National d'Astrophysique (INAF).

Une carte du cosmos jamais réalisée auparavant

La carte présente une extraordinaire variété de systèmes alimentés par des trous noirs, dont l’émission radio peut s’étendre sur des millions d’années-lumière. La nouvelle enquête Levé du ciel LOFAR à deux mètres (LoTSS-DR3) marque une étape importante dans la radioastronomie et la collaboration scientifique internationale.

Des astronomes viennent de découvrir le plus vieux trou noir de l'univers connu (et c'est un géant cosmique qui ne devrait pas exister)

Comme l'expliquent les astronomes, en observant le ciel à basses fréquences radio, le enquête révèle une vision de l'Univers radicalement différente de celle observée aux longueurs d'onde optiques (qui couvrent les aspects visible et infrarouge).

Une grande partie des émissions détectées provient de particules relativistes se déplaçant à travers des champs magnétiques, ce qui permet aux scientifiques de suivre des phénomènes énergétiques tels que de puissants jets provenant de trous noirs supermassifs et de galaxies subissant une formation extrême d'étoiles au cours du temps cosmique.

Grâce à son niveau de détail extraordinaire, l'enquête a également mis en lumière des objets rares et insaisissables, notamment des amas de galaxies en fusion, de faibles restes de supernova et des étoiles en éruption ou en interaction, et permet déjà de mener des centaines de nouvelles études astronomiques, offrant de nouvelles perspectives sur la formation et l'évolution des structures cosmiques, par exemple sur la façon dont les particules sont accélérées jusqu'à des énergies extrêmes et sur les champs magnétiques cosmiques, et rendant publiques les cartes radio de grande surface de l'Univers les plus sensibles jamais produites.

Parce que LOFAR a réussi cette entreprise

Cette publication de données rassemble plus d'une décennie d'observations, de traitement de données à grande échelle et d'analyses scientifiques par une équipe de recherche internationale – explique Timothy Shimwell, auteur principal de l'ouvrage – Ce résultat met en évidence le modèle du LOFAR European Research Infrastructure Consortium (LOFAR ERIC), qui rassemble l'expertise des Pays-Bas, d'Allemagne, de France, du Royaume-Uni, de Pologne, d'Italie, de Suède, d'Irlande, de Lettonie et de Bulgarie.

LOFAR est en fait un système « répandu », comprenant 38 stations aux Pays-Bas et 14 stations internationales à travers l’Europe, les plus éloignées étant séparées par près de 2 000 kilomètres, formant ainsi l’un des radiotélescopes les plus grands, les plus haute résolution et les plus sensibles au monde.

Nous pouvons étudier une population diversifiée de trous noirs supermassifs et de leurs jets radio à différents stades de leur évolution – fait écho au co-auteur Martin Hardcastle – en montrant comment leurs propriétés dépendent non seulement du trou noir lui-même, mais aussi de la galaxie et de l'environnement dans lequel il se trouve.

Les données sont soigneusement analysées à la recherche de phénomènes astrophysiques rares, et l’équipe en a déjà découvert plusieurs, notamment des sources radio transitoires et variables, des restes de supernova jusqu’alors inconnus, certaines des radiogalaxies les plus grandes et les plus anciennes connues et des émissions radio cohérentes avec les interactions entre les exoplanètes et leurs étoiles hôtes.

Analyse des données

Le traitement a nécessité le développement de nouvelles techniques qui corrigent avec précision les graves distorsions causées par l'ionosphère terrestre, la couche chargée électriquement de la haute atmosphère, grâce à une automatisation et une optimisation robustes.

Le défi logiciel était énorme – explique Cyril Tasse, qui a dirigé le développement de l’algorithme – Il a fallu des années pour concevoir, affiner et optimiser les algorithmes, mais ils nous permettent désormais de produire régulièrement des images extrêmement nettes et détaillées du ciel radio basse fréquence et de rechercher des signaux variables dans le temps provenant d’étoiles et d’exoplanètes.

Le dernier mais pas le moindrel'extraction des données des archives du télescope et la répartition de la charge de travail de calcul entre plusieurs systèmes informatiques hautes performances ont constitué un défi supplémentaire.

Le volume de données que nous avons traité, 18,6 pétaoctets au total, était immense et nécessitait un traitement et une surveillance continus pendant de nombreuses années, utilisant plus de 20 millions d'heures de calcul.

révèle Alexandre Drabentqui a géré cette partie de la recherche

Que va-t-il se passer maintenant (et à quoi pouvons-nous nous attendre dans le futur)

LOFAR est actuellement en cours de mise à niveau vers LOFAR2.0 : la collaboration prévoit de s'appuyer sur LoTSS-DR3 et de profiter du doublement de la vitesse de détection offert par l'instrument mis à jour.

Les progrès récents dans le traitement des données rendent également de plus en plus possible la visualisation des données d'enquête à une résolution beaucoup plus élevée, ouvrant la voie à des études encore plus détaillées.

LoTSS-DR3 n'est pas un point final, mais une étape importante – note Wendy Williams, co-auteur de l'étude – De nouvelles installations comme LOFAR2.0 nous permettront de cartographier l'univers radio avec une sensibilité et une résolution encore plus grandes, prolongeant ainsi l'héritage de cette enquête dans le futur.

L'ouvrage a été publié le Astronomie et astrophysique.

Sources : Astronomie / INAF / NOVAastronomieNL/Youtube / Astronomie & Astrophysique