Un radiotélescope pour surveiller le soleil et ses éruptions

Dans la brousse du nord-ouest de l’Australie se dresse sur une surface circulaire de 3 kilomètres de diamètre une étrange structure métallique peinte en blanc. Elle est formée de 2048 antennes dipôles munies chacune d’un amplificateur de signal. Cet ensemble est disposé  en 128 groupes de 16 antennes. Ce radiotélescope est du type à antennes fixes. Il aura fallu 8 ans de travaux pour que le MWA (Murchison Widefield Array : réseau d’antennes à grand champ de Murchison) entre en service le 30 novembre 2012.

Vue du radiotélescope de Murchison. On aperçoit, au premier
plan, un des 128 groupes de 16 antennes qui le constituent.
©John Goldsmith.

La détection des tempêtes solaires

L’immense appareil sera capable de détecter et de surveiller les énormes tempêtes solaires comme celle qui a entraîné une coupure de courant pour six millions de canadiens lors du sursaut d’activité solaire de 1989.

Un flux de plasma constitué d’ions et d’électrons est éjecté constamment de la haute atmosphère du soleil. Il est appelé vent solaire. Il parvient au voisinage de la Terre mais celle-ci en est écrantée par son champ magnétique. Ce vent solaire reste confiné autour de la Terre dans ce qu’on appelle la ceinture de Van Allen. Au voisinage des pôles, la pénétration occasionnelle de ce plasma dans l’atmosphère  provoque  ce qu’on appelle les  “aurores boréales”.
Les rafales de vent solaire particulièrement énergétiques provoquées par des éruptions solaires, des éjections de masse coronale et autres phénomènes sont appelées tempêtes solaires.

Comme les tempêtes solaires ont une périodicité de l’ordre  11 ans, on s’attend à un pic d’activité solaire en 2013. Des spécialistes ont estimé qu’une tempête solaire majeure pourrait entraîner jusqu’à 2000 milliards de dollars de dégâts dans les réseaux de distribution d’électricité et ceux de communication.

Mais le MWA veille  :  il peut détecter les tempêtes solaires, avec une capacité de prédiction quatre fois supérieure à celle des satellites en orbite autour de la Terre.

Les tempêtes solaires mettent environ 20 heures à parvenir du Soleil à l’héliosphère terrestre. Les satellites peuvent, au mieux donner une alerte 2 ou 3 heures avant. Le radiotélescope Mwa,  qui enregistre les trajectoires des tempêtes solaires, la donnera plusieurs heures plus tôt. On pourra ainsi arrêter en temps utile les réseaux de communication et d’énergie les plus sensibles et éviter ainsi leur endommagement.

La vidéo suivante obtenue avec le réseau d’antennes MWA montre l’intensité de l’émission radio à la surface du soleil.

Les données, enregistrées à la fréquence de 172 MHz pendant un intervalle de temps de 4 minutes, sont présentées en accéléré. Chaque image représente un intervalle de temps de 4 secondes. A droite de la figure se trouve l’échelle des fausses couleurs représentant, en unités arbitraires, l’intensité du signal reçu.  On peut remarquer la rapidité des changements observés. Crédit MWA.

 

 Les autres applications scientifiques

Ce grand appareil ouvre d’autres perspectives scientifiques : il permet d’enregistrer des signaux de  radiofréquence plus élevée que dans la vidéo précédente, en particulier ceux correspondant aux raies d’émission spectrale de  l’hydrogène neutre. On pourra ainsi détecter des ondes électromagnétiques  émises juste après le Big Bang, ayant donc mis plus de 13 milliards d’années pour atteindre la Terre. Cela donnera des renseignements sur la formation primitive de notre univers. On pourra aussi enregistrer des signaux venant aussi bien des plus lointaines galaxies que de la nôtre.  Les données fournies par le télescope reflèteront aussi les phénomènes explosifs et violents se produisant dans l’univers,  qui sont souvent riches d’enseignements.

 

La vidéo suivante représente une nuit en accéléré (33s) sur le champ d’antennes MWA.

L’horizon représenté est l’horizon sud. On peut remarquer que le sens du mouvement apparent des étoiles est inverse de celui observé dans notre hémisphère nord dans la même direction. Si vous êtes attentifs, vous pourrez voir, entre la  28e et la 29e secondes le passage rapide (et accéléré) d’un Kangourou dans la partie droite de l’image. ©John Goldsmith.

Le site du MWA est situé  dans un territoire désertique,  le Comté de Murchison,  (50000 km2 de surface,   114 habitants). Les données numérisées du télescope sont transmises par une fibre optique à grande vitesse vers la ville de  Perth,  plus de 700 km au sud, où elles sont traitées et archivées.
Pour en savoir plus:
International Centre for Radio Astronomy Research.Perth.