Le radiotélescope de nouvelle génération s'appuiera sur le leadership en astronomie du Canada pour dévoiler les mystères du cosmos
La construction du CHORD, le projet de radiotélescope le plus ambitieux jamais réalisé sur le sol canadien, est en cours. Le CHORD, abréviation de Canadian Hydrogen Observatory and Radio-transient Detector (Observatoire canadien de l'hydrogène et détecteur de transitoires radio), offrira aux astronomes une occasion sans précédent d'explorer certaines des questions les plus passionnantes et les plus mystérieuses de l'astrophysique et de la cosmologie, depuis les sursauts radio rapides (fast radio bursts, ou FRB) et l'énergie noire jusqu'aux mesures des particules fondamentales, et au-delà.
« Ce télescope sera d'un ordre de grandeur plus puissant que son prédécesseur, le télescope CHIME, tout cela grâce à la technologie et à l'expertise canadiennes », déclare Matt Dobbs, professeur de physique à l'Université McGill et l'un des responsables du projet. Il intègre les dernières avancées en fabrication d'antennes paraboliques, des dispositifs électroniques conçus pour minimiser les interférences radio, et des technologies informatiques de pointe qui traitent numériquement les signaux.
Lancée en 2017, CHIME, l'expérience canadienne de cartographie de l'intensité de l'hydrogène (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) a placé les scientifiques canadiens en 1re ligne pour percer les mystères des FRB. D'une durée d'une fraction de seconde seulement, les FRB sont un type de signal radio transitoire causé par un phénomène astrophysique que les scientifiques ne comprennent pas encore. Ils proviennent de l'extérieur de notre galaxie et sont très énergétiques à leur source. Lorsqu'il atteint la Terre, le signal peut être très faible.
CHIME a permis de détecter des milliers de FRB depuis 2018. Or, le CHORD est conçu pour être encore plus sensible, permettant aux chercheurs d'observer des signaux plus faibles et de détecter une plus large gamme de fréquences. Il sera capable de détecter des milliers de FRB en temps réel avec une précision inégalée.
« L'augmentation des bandes de fréquence et de la sensibilité du CHORD fait en sorte que nous pouvons nous appuyer sur le succès de CHIME, l'instrument de détection des FRB le plus efficace sur Terre, pour détecter plus de FRB et les analyser plus en détail, explique Kendrick Smith, qui dirige la conception du logiciel du CHORD à l'Institut Périmètre de physique théorique. À terme, lorsque nous aurons détecté suffisamment de FRB, nous pourrons établir une carte statistique des électrons dans l'univers ».
« L'installation de la 1re antenne est l'étape la plus difficile »
En janvier 2025, l'équipe a installé sa 1re antenne parabolique. Les travaux se poursuivent depuis, une cinquantaine de ces antennes qui devraient être installées d'ici la fin de l'année. Tous les composants du CHORD (matériel, logiciels et campagnes scientifiques) seront rassemblés pour un essai à l'automne 2025 avec les 1res antennes, avant que le système ne devienne pleinement opérationnel en 2027.
« L'installation de la 1re antenne est l'étape la plus difficile, car il faut pour cela que tous les éléments requis soient prêts pour l'opération : l'installation, le personnel et la chaîne d'approvisionnement en matériaux », explique Dallas Wulf, chef du projet CHORD Collaboration.
Le réseau de radiotélescopes principal sera situé à l'Observatoire fédéral de radioastrophysique du Conseil national de recherches du Canada (CNRC), près de Penticton, en Colombie-Britannique. S'ajouteront à ce réseau 2 stations auxiliaires plus petites, situées dans le nord de la Californie et dans le centre de la Virginie-Occidentale, qui aideront à déterminer la galaxie exacte d'où provient le signal FRB.
« Les stations auxiliaires du CHORD amélioreront considérablement le rendement scientifique du projet en permettant de localiser précisément les FRB détectés par le réseau principal, déclare Juan Mena-Parra, membre principal du groupe scientifique pour l'instrument à l'Institut Dunlap d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Toronto. Ce niveau de précision nous permet d'identifier avec certitude les galaxies hôtes et les environnements sources des FRB, ce qui constitue une étape clé pour comprendre leurs origines et de faire un pas de plus dans notre compréhension de la structure à grande échelle de l'univers ».
Un fleuron de l'astronomie canadienne
En plus d'aider à percer les mystères des FRB, le CHORD renforce les partenariats avec l'industrie canadienne pour concevoir, construire et produire le télescope en sol canadien.
« L'une des 1res étapes consistait à construire une usine de la taille d'un terrain de football, et nous avons engagé une petite armée de techniciens pour travailler avec de jeunes scientifiques et ingénieurs, raconte M. Dobbs. Des technologies conçues au pays sont présentes dans tous les composants de l'instrument. Des Canadiens de différents secteurs et de différentes provinces collaborent pour jeter les bases de cette percée scientifique. »
Le Centre de recherche Herzberg en astronomie et en astrophysique du CNRC est à l'origine de certaines technologies d'origine canadienne, notamment les réflecteurs moulés d'un seul tenant utilisés par le CHORD.
« De telles antennes paraboliques n'existent pas dans le commerce. Pour obtenir la forme dont nous avions besoin, notre équipe a tout conçu et fabriqué à la main sur place, explique Brian Hoff, chef du projet CHORD au CNRC. Le plus difficile a été de maintenir la précision de la surface nécessaire à chaque étape du processus. Notre concept est à la fois peu coûteux et hautement reproductible, ce qui importe beaucoup lorsqu'il s'agit de fabriquer 640 antennes paraboliques ».
Le logiciel et les outils d'analyse ont également été conçus au Canada. Le CHORD recueillera une énorme quantité de données pendant son exploration de l'univers. M. Smith estime qu'il recueillera plus d'un téraoctet de données par seconde, soit environ le débit de l'ensemble du réseau de téléphonie cellulaire nord-américain. Pour trier cette quantité de données, il faudra de nouveaux logiciels et algorithmes puissants adaptés à cette tâche. Les chercheurs canadiens ouvrent la voie.
Le CHORD bénéficie de l'aide financière de la Fondation canadienne pour l'innovation. Les institutions engagées dans la construction du télescope sont l'Université McGill, l'Université de Toronto (en anglais seulement), le Conseil national de recherches du Canada, l'Institut Périmètre et l'Université de Calgary (en anglais seulement). Les autres partenaires du CHORD sont l'Université Queen's (en anglais seulement), l'Université de la Colombie-Britannique (en anglais seulement) et l'Université York (en anglais seulement), ainsi que l'Arizona State University (en anglais seulement), l'Instituto Nazionale di Astrofisica (en anglais et italien seulement) d'Italie, le Massachusetts Institute of Technology (en anglais seulement) et la West Virginia University (en anglais seulement).