Grâce au radiotélescope LOFAR, situé dans le nord des Pays-Bas et considéré comme le plus grand au monde pour les basses fréquences, il est désormais possible d'observer des ondes radio datant de dix milliards d'années.
Le radiotélescope LOFAR est désormais accessible à l'ensemble de la communauté astronomique après une phase de tests réussie.
La semaine prochaine, une centaine d'astronomes du monde entier se réuniront à Dalfsen, en Overijssel, pour un atelier de deux jours dédié au télescope LOFAR, conçu et construit par l'institut néerlandais de radioastronomie ASTRON. Il y a dix-huit mois, lors de la phase initiale de démarrage et de tests, un premier atelier s'était tenu au même endroit. Depuis, de nouvelles stations d'antennes ont été installées, la sensibilité du télescope aux ondes radio cosmiques a été améliorée, et le logiciel de traitement des signaux a été optimisé. Plusieurs résultats scientifiques ont déjà été publiés dans des revues spécialisées.
LOFAR, acronyme de Low Frequency Array (Réseau à Basse Fréquence), est un projet ambitieux d'ASTRON visant à observer la naissance des premiers objets célestes. Contrairement aux télescopes traditionnels à parabole, trop coûteux, LOFAR repose sur des milliers d'antennes radio interconnectées, formant un instrument virtuel d'une taille exceptionnelle capable de capter les ondes radio primordiales. Ces signaux, émis il y a plus de dix milliards d'années, ont voyagé jusqu'à nous, affaiblis et étirés à deux mètres par l'expansion de l'univers. LOFAR est le premier télescope à pouvoir les détecter grâce à sa configuration unique.
Antennes et gestion des interférences
Les antennes, d'une hauteur inférieure à deux mètres, se déclinent en deux types : basses fréquences (10-90 MHz) et hautes fréquences (120-240 MHz). Les signaux captés sont amplifiés, numérisés et transmis via des câbles à fibres optiques à l'Université de Groningen. Là, un supercalculateur IBM Blue Gene/P et d'autres systèmes traitent des téraoctets de données par seconde, générant des images exploitables par les scientifiques du monde entier.
Réparties principalement dans le nord des Pays-Bas avec un cœur à Exloo, 36 stations comptent chacune 96 antennes basses fréquences et 48 boîtiers de 16 antennes hautes fréquences. Des stations supplémentaires en Allemagne, France, Royaume-Uni et Suède portent le diamètre effectif du télescope à une centaine, voire un millier de kilomètres.
Y compris à l'étranger, le télescope atteint un diamètre de mille kilomètres.
Mais synchroniser des antennes espacées de mille kilomètres nécessite un logiciel avancé pour compenser les délais de propagation. De plus, les interférences ionosphériques et les émissions radio/TV sont filtrées par des algorithmes spécifiques, permettant de cibler précisément les signaux cosmiques. Cette technologie divise même le télescope en sous-ensembles pour des observations simultanées.
LOFAR est non seulement immense, mais extrêmement sensible. "Nous avons été surpris par la qualité des mesures de test", témoigne Michiel Brentjens, astronome à ASTRON. "Nous avons même dû couvrir des clôtures électriques près d'une station, car les interférences des chevaux voisins étaient trop fortes. Cette sensibilité est cruciale pour sonder les origines de l'univers."
Des étoiles primordiales aux objets proches
"LOFAR vise les premiers corps célestes", explique Brentjens. "Le fond diffus micro-ondes nous renseigne sur les instants initiaux, et les structures actuelles sont bien étudiées, mais la période de formation des premières étoiles et trous noirs reste obscure. LOFAR comble ce vide." Il observe aussi les galaxies proches, pulsars et éruptions solaires.
Ses capacités sont vastes : cartographie complète du ciel en 100 000 fois plus de pixels que les cartes des années 1960, découverte de nouvelles sources radio, ou détection d'événements comme les fusions d'étoiles à neutrons ou les rayons cosmiques.
Plusieurs centaines de scientifiques, organisés en six projets phares, exploitent LOFAR, avec des appels ouverts annuels. Tout se fait en ligne via des "télescopes logiciels" virtuels. Des observations précoces ont déjà produit des images nettes, testant des sources connues. Des découvertes, comme l'évolution des impulsions de pulsars en ondes longues, émergent.
Le successeur, le Square Kilometre Array (SKA), est en préparation en Afrique du Sud ou Australie. Dans 10 à 15 ans, LOFAR pourrait être supplanté, mais ses découvertes resteront un legs intemporel.
