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Nançay,une grande oreille
à l'écoute del'Univers
Ismaël CognardChargé de Recherche LPCE / CNRS Orléans
icognard@cnrs-orleans.fr
PLAN
La RadioastronomiePrésentation de la Station de Radioastronomie de Nançay
le réseau décamétriquele radiohéliographele grand radiotélescope
Le grand radiotélescopeCaractéristiques
Les observations effectuées au radiotélescopeSETILes comètesLes galaxies et la cosmologieLes pulsars
la Radioastronomie
Nançay
Nançay et ses environs vus par Cassini - vers 1750 -
la Station de Radioastronomie de Nançay vue par l'IGN -vers 1990 -
Réseau décamétrique144 antennes hélicoïdales de 9m de haut, 5m de diamètre
André Boischot 1975-78
Observation de Jupiter avec le réseau décamétriquesursauts “”millisecondes”
gamme de fréquence 10-40MHz (1h30)
Radiohéliographe2 branches en forme de T
Nord-Sud et Est-Ouest
Radiotélescope4ème plus grand instrument au mondeéquivalent à une parabole de 100m
Le radiotélescope
Caractéristiques200 x 35 m d'ouverture (equiv 94m diamètre)Couverture de 83% du ciel jusqu'à une déclinaison - 39°Instrument méridien temps de poursuite 1h (dec = 0°)
Le nouveau système focalsystème grégorien double2 cornets1.1 - 1.8 Ghz
1.7 - 3.5 GhzRécepteur
rend = 1.4 °K / Jy at 1.4 GHzTsys = 35 °K at 1.4 Ghz
Instrumentsautocorrélateur de 8192 canaux, sur 50 MHz dédisperseur cohérent (pulsar timing)
La rénovation FORT
Conception d'un nouveau système focal pour le radiotélescopeen collaboration avec le CSIRO (Australie) et GIAT industrie
ancien
nouveau
La science au radiotélescope
Système solaire (comètes, Jupiter)
Etoiles évoluées, SETI, pulsars, ...
Cinématique et dynamique de l'Univers Local
La programmation des observations
SETISearch for Extra Terrestrial Intelligence
SerendipIVDan Werthimer UC Berkeley
film ''Contact''
messageDrake1974
Arecibo
Observations SETI à Nançay
Jean HeidmannFrançois Biraud
Etude multi-longueur d'onde des comètes
Observations radio de la molécule OH à 18cm
Evolution du taux de production de molécules dans la comète Hale-Bopp
La cinématique de l'univers local
La relation Tully-Fisher
la cartographie 3D des grandes structures
la mesure de l'expansion Ho
les vitesses particulières
le champ de densité de masse totale et Wo
L'hydrogène dans une galaxie spirale : la raie radio à 21cm
vitesse ''cosmologique''
vitesse de rotation
masse d'hydrogène
vitesse rotation -> vraie distance
détermination de Ho et de la vitesse particulièreavec V = Ho.d + Vpart
Relation Tully-Fisher
plus de 6000 spectres de galaxies
Le catalogue HI (KLUN) et les observations à Nançay
cartographie des vitesses particulières dans une coupe de l'univers local
distribution des galaxies (masse lumineuse)
rapport masse noire/lumineuse
distribution de la masse totale
paramètre de densitéde matière Wm
cartographie des vitesseset
distribution galaxies
En 1054, les Chinois observent l'explosion d'une étoile la nébuleuse du Crabe un pulsar tournant en 33 millisecondes
Les pulsars
Mort d'une grosse étoile......naissance d'une étoile à neutrons !
Une étoile massive (~10 soleils)explose violemment à la fin de sa vie
c'est le phénomène de SUPERNOVAdont le résidu est une étoile à neutrons
UNE ETOILE A NEUTRONS
La rotation rapide de l'étoile peut entrainer deux faisceaux radioproduits par le champ magnétique
-> perception d'impulsions radio périodiqueshorloges cosmiques de grande stabilité
Etoile à neutrons + champ magnétique = PULSAR
Galaxie M51
Les pulsars dans la Galaxie
Distribution des périodes de pulsars
Les pulsars millisecondes
Un pulsar dit “milliseconde” est un pulsar recycléc'est un pulsar ordinaire qui est resté
dans un système binaireet qui a bénéficé d'une réaccélération
Il acquiert alors une stabilité de rotation exceptionnelle
... c'est une horloge ultra-stable aux confins de la Galaxie !
Chronométrie des pulsars
c'est mesurer les temps d'arrivéedes impulsions radio reçues sur Terre
cela nécessiteune horloge précise de
référenceune instrumentation spéciale
pour intégrer le signal
Pulsaroscope 1988-...
NBPP 1998-...(Navy Berkeley Pulsar Processor)
Dédisperseur BON 2003-...
Observation du pulsar PSR B1713+07 avec NBPP
Le dédisperseur numérique BON(Berkeley Orléans Nançay)
Le dédisperseur numérique
1 poste maitre bi-processeur Athlon1.2GHz, 2Go de mémoire
77 noeuds bi-processeur Athlon 1.2GHz,1 Go de mémoire, 10G disque
réseau Gigabit (bande passante 32Gigas) un disque RAID de 540Gosystème d'exploitation
Linux, kernel 2.4.2
Résidus de temps d'arrivéepour les 2 pulsars millisecondes PSR B1821-24 et PSR B1937+21
(1937 : 219420141212 rotations en 11 ans à 1 obs tous les 3.6 jours)
Pourquoi étudierles pulsars millisecondes?(... ou pourquoi mesurer les temps d'arrivée
de leurs impulsions radio pendant des décennies,malgré des problèmes de ''contingence matérielles'')
Fond d'ondes gravitationnelles
Structures du milieu interstellaire
Théories de la Gravitation
Amas globulaires / Potentiel gravitationnel de la Galaxie
Dynamique du Système solaire
Stabilité à long terme des échelles de temps
Astrométrie et repères célestes
Planètes extra-solaires
Physique des pulsars
Stabilité à long termedes échelles de temps
ma montre se décaled'une seconde par jour...sa stabilité est de
1 / 24x60x60 ~ 10-5
les pulsars ''sont''les meilleures horlogesà long terme
Théories de la gravitation
300 000 years10-32 seconde
fond d'ondeselectromagnétiques (radio)
fond d'ondesgravitationnelles
inflationaccélération - décelérationcordes cosmiques vibrantes
émissiond'ondes gravitationnelles
Þ
Fond d'ondes gravitationnelles d'origine cosmologique
Terre
Pulsar
Détection d'ondes gravitationnellespar chronométrie des pulsars
Espace-tempsdéformé parl'ondegravitationnelle
Le milieu interstellaire
Octobre 1989 :passage d'un ''nuage''du milieu interstellaire
entre le pulsar et la Terre
Conclusion
Grâce à des pionniers comme J-F Denisse, J-L Steinberg, J-E Blum, C. Couteret, etc...,la station de radioastronomie de Nançay et son grand radiotélescope
ont fourni et fournissent toujours des données essentiellesà la compréhension de l'Univers et de son devenir...
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