Ultraviolet Domaine visible Infrarouge Micro-ondes Radio

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2 Différents types d observation: : Les longueurs d onde les plus courtes. Rayonnements les plus énergétiques. Instruments au sol (VERITAS en Arizona) ou dans l espace (Fermi). X : Étude du Soleil, étoiles; Télescopes spatiaux: Chandra, SWIFT, INTEGRAL de l ESA. Ultraviolet. Soleil, étoiles, galaxies. Spatial: Hubble. Domaine visible: de 0,4 microns (violet), à 0,7 microns (rouge). Micron: 10-6 m. Ou 750 à 430 THz.(10 12 ) Infrarouge: 50 à microns. Ou 400 THz à 300 GHz.(10 9 ). Télescopes spatiaux: Herschel, Spitzer, JWST. Micro-ondes. Fond diffus 3 K: autour de 160 GHz, 1 mm. Cobe, WMAP, Planck. Radio de 13 MHz(10 6 ) à 300 GHz. Ou km à 1 mm. Les rayonnements

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4 Pour capter les ondes radios, la surface collectrice est constituée de grillages métalliques dont la maille doit être inférieure à la longueur d onde captée ( /10). La qualité optique des surfaces réfléchissantes ne sera plus primordiale comme pour les télescopes optiques. Le pouvoir de résolution (angle ou distance minimum entre deux points pour qu ils puissent être discernés) est inversement proportionnel au diamètre de l instrument, mais proportionnel à la longueur d onde observée, généralement entre le mm et le mètre; il est donc toujours beaucoup plus bas que celui des télescopes optiques (longueurs d onde de moins de 1/1000 e de mm). Les signaux sont faibles et peu énergétiques. Pour les signaux de basse fréquence (grande longueur d onde) la surface collectrice devra être suffisamment grande. 1 GHz = 30 cm. 300 GHz = 1 mm La netteté dépendra de cette surface de captage (de même forme que pour un télescope optique: paraboloïde de révolution). L atmosphère n est pas gênante pour ces longueurs d onde. On doit par contre éviter les parasites d origine humaine en réservant des fréquences spécifiques. Pour les observations millimétriques, les instruments seront en altitude pour éviter l absorption par la vapeur d eau. L antenne monobloc sera orientable, jusqu à une certaine dimension; fixe ensuite et ne visera que des objets au méridien. Pour atteindre de plus hautes résolutions, on utilisera plusieurs antennes: interférométrie. Même principe que le VLT. Voire des antennes très éloignées reliées à un seul récepteur.

5 1 ere captation accidentelle en 1933 par Karl Jansky, découvrant ainsi les ondes radio cosmiques. Le laboratoire Bell qui l employait l avait chargé de construire une antenne pour identifier le bruit de fond qui perturbait les transmissions radio. 1 er radiotélescope 1945 Groote Reber reprend son travail en 1945 et construit le 1 er instrument: parabole de 9 m. Il capte la longueur d onde 1,87 m, et établit la carte des isophotes (lignes de même intensité) de la voie lactée. Ce télescope est aujourd hui visible à Green Bank en Virginie. Ø Après la guerre les radars militaires seront récupérés par les radioastronomes.

6 Radiotélescope d Effelsberg Allemagne 1971 Sera le plus grand télescope orientable jusqu en 2000 (Green Bank) tonnes. Miroir parabolique de 100 m de diamètre. Longueurs d onde observées: 7 à 90 cm. Récepteur ajustable de manière à suivre les déplacements du foyer. On est à la limite de dimension pour une monture orientable.

7 La ville natale de Nicolas Copernic s est dotée d un radiotélescope de 32 m de diamètre. Système Cassegrain: le récepteur, sur lequel le miroir secondaire renvoie le faisceau, est situé au centre du miroir primaire. Il est utilisé en VLBI (Very Large Base Interferometer) avec ceux de Bonn, Merlin et Nançay. Radiotélescope de Torum Pologne 1994

8 Green Bank Virginie-Occidentale 1 ere lumière en août GTB. Le plus grand radiotélescope orientable au monde. Miroir en forme de section de parabole de 100 x110m qui n inclut pas l axe du foyer; cela permet d avoir un récepteur désaxé hors du champ d observation. Système grégorien avec un miroir secondaire placé au foyer du principal. * Composé de 2004 panneaux d aluminium ajustables indépendamment pour corriger les déformations mécaniques. Une zone de silence radio de 16 km existe autour, sans Wifi, téléphone portable, micro-ondes - Le site comporte également le GTI: interféromètre composé de 3 antennes de 26 m. La NASA l a utilisé récemment pour la localisation de sondes sans activité autour de la Lune, invisibles optiquement (LRO et Chandrayaan-1) par envoi d un faisceau micro-ondes et réception de l écho par le Radiotélescope.

9 *annexe: Système grégorien Système inventé par James Gregory avant celui de Newton en Ø 2 miroirs concaves: primaire parabolique et secondaire ellipsoïdal (le secondaire est convexe pour un Cassegrain et plan pour un Newton). La focalisation à l avant du secondaire laisse la place pour un diaphragme qui permet de réduire la lumière hors du champ de vue (ex: télescopes solaires). Image de l objet droite. Surtout utilisé comme télescope terrestre. Green Bank, Arecibo et même l optique Magellan sont de ce type.

10 ARECIBO Porto Rico (sur l équateur) Antenne sphérique (et non parabolique) fixe de 305 m. Récepteur mobile suspendu à 150 m au dessus qui permet d observer dans un cône de panneaux d aluminium de 1x2 m. Ouvert depuis En 1964: mesure de la période de rotation de Mercure: 59 jours, et non ere image d un astéroïde en En 1974, un message a été envoyé vers M13 (amas d Hercule). A servi de décor à la scène finale de James Bond GoldenEye.

11 Radiotélescope FAST Chine Guizhou Radiotélescope sphérique de 500 m de diamètre, constitué de panneaux triangulaires orientables m 2. Inauguré en Optique adaptative qui permet d ajuster la parabole selon différentes orientations. Grandes longueurs d onde: 10 cm à 4,2 m. Objectif principal: étude des pulsars. Com. basée sur l écoute des civilisations extraterrestres. Zone de vide radio de 5 km autour personnes ont été déplacées.

12 NANÇAY (près de Bourges) Un miroir plan (200 mx40 m) orientable autour d un axe horizontal (permettant ainsi de voir une grande partie de la voûte céleste) renvoie le faisceau vers le miroir principal sphérique vertical fixe (300mx35m); l antenne est placée au foyer de ce dernier. Cette antenne se déplace le long d une courbe, en suivant le faisceau, parallèlement au miroir primaire. Le foyer se déplace ainsi d une soixantaine de mètre, permettant une observation d une heure. La station comporte également, entre autre, un radiohéliographe composé de 48 antennes paraboliques orientables pointées sur le Soleil.

13 Observations centimétriques. 4 e rang dans le monde par sa surface réceptrice. Dépend de l observatoire de Paris. Les données sont traitées à Meudon.

14 RadioAstron Radiotélescope spatial russe lancé en Orbite haute elliptique ( km/ km) Antenne de 10 m composée de 27 pétales. Domaine des ondes radio centimétriques à décacentimétriques. Peut être utilisé en interférométrie avec des radiotélescopes terrestres (c est son principal intérêt, vu la taille de son apogée, km). Orienté vers l observation des trous noirs et des quasars.

15 Very Long Baseline Array Réseau américain de 10 antennes de 25 m dont une à Hawaï. Le centre des opérations est situé à Socorro, Nouveau-Mexique. 1 ère observation en La sensibilité peut être augmentée (facteur 5) en y adjoignant Arecibo (Porto-Rico), Green Bank, le VLA (Nouveau-Mexique),et Effelsberg (Allemagne). 100 h tous les 4 mois. Quelques études: - cartographie 3D Voie Lactée. - Mesure du mouvement de M31 par rapport à la Voie lactée, et de sa masse avec son halo de matière noire; détermination d un scénario de formation du Groupe local. - Catalogue de sources de rayons gamma. - Étude de noyaux galactiques; mesure des masses des trous noirs; mesure précise de la constante de Hubble.

16 ALMA Chili. Atacama m. Réseau d antennes exploité par l ESO, inauguré en Rayonnement millimétrique et submillimétrique: 0,32 à 3,6 mm. 66 antennes dont 50 de 12 m utilisées en interféromètre. Les antennes sont mobiles. Vision 10 fois plus précise que Hubble. Objectifs scientifiques: nuages moléculaires, formation stellaire, univers primordial: galaxies à 10 milliards d années. Une coupole de 60 cm est dédiée à l étude du Fond diffus cosmologique.

17 Interféromètre de Bure (Dévoluy m) 1 ères observations: antennes de 15 m montées sur rails. Observations d émissions de 1,3 mm. Ø Rejoindra l interféromètre Event Horizon (EHT) en Ø Projet Franco-Allemand NOEMA pour 2019 avec 12 antennes: augmentation de la sensibilité; deviendra le plus puissant de l hémisphère nord, le 2 e du monde après ALMA.

18 EHT Event Horizon Telescope Association internationale composée de 9 observatoires millimétriques répartis sur la Terre (États Unis, Hawaï, Espagne, Mexique, Chili, Antarctique). Diamètre virtuel : km. Celui du plateau de Bure rejoindra le système en Un télescope au Groenland est également prévu. Objectif: étude de l horizon des évènements des trous noirs. ALMA a dû être adapté et doté d une horloge atomique plus précise pour participer au réseau. Du 5 au 14 avril 2017, les 9 observatoires ont visé le centre de la voie lactée vers le trou noir Sagittarius A*, situé à AL. Objectif: photographier pour la première fois la silhouette d un trou noir. Reconstitution des images en cours; publication début Les données sont collectées par chaque télescope sur disque dur (500 To, 10 12, chacun) puis sont acheminées par avion. Ce sera un nouveau test pour la théorie de la Relativité Générale. Attente de résultat: une bague de lumière due au gaz accéléré avant de disparaître dans le trou, et au centre «l ombre» du trou noir sur le tourbillon. Sinon il faudra revoir la théorie. Est-ce une bonne idée que de parier contre Einstein? La résolution obtenue à partir de ce dispositif (1,3 mm) est comparable à l horizon de l événement du trou noir (4 millions de masses solaires) présentant la plus grande taille apparente observable pour nous. Paradoxalement, si la résolution est gigantesque (une orange sur la Lune), la difficulté de traitement réside dans la médiocre qualité de l image (surface collectrice des antennes). L observation du trou noir de la galaxie super-géante M87 (6 milliards de masses solaires; 53 millions d AL) dans l Amas de la Vierge est également prévue.

19 Meerkat et le projet SKA u Meerkat: Observatoire radio situé en Afrique du Sud, à 400 km du Cap dans une zone semi-désertique déclarée «réserve astronomique». Coût: 200 millions de $ pour l Afrique du Sud. 1 ère lumière réalisée avec 16 antennes. Actuellement en phase de test avec 32 antennes de 13,5 m opérationnelles. Début des tâches scientifiques en fin d année. En mars 2018, 64 radiotélescopes seront opérationnels (1 sort de terre chaque semaine). Projets prioritaires: sursauts radio, contreparties d ondes gravitationnelles u Projet SKA (Square Kilometre Array): q Phase 1 (financement par 11 pays): 2021: 197 antennes réparties sur 150 km de large. Représente 10% du projet final. Permettra déjà d améliorer d un facteur 100 la sensibilité. q Phase 2: 300 télescopes de plus à travers toute l'afrique, du Ghana... à Madagascar et à l Australie. Surface réceptrice totale: 1 km 2. Il sera le plus grand radiotélescope jamais construit. Serait capable de détecter un radar situé à 10 AL. Produira l équivalent de 10 fois le trafic internet mondial! En cours de financement. La participation de la France est à l étude pour ce projet qui durerait 50 ans.