Un nouveau télescope, composé de deux réseaux identiques situés de part et d’autre de la planète, traquera les sources d’ondes gravitationnelles.
Le Gravitational-wave Optical Transient Observer (GOTO), dirigé par l’Université de Warwick, signale une nouvelle ère de la science des ondes gravitationnelles. Déployé sur deux emplacements antipodaux pour couvrir entièrement le ciel, GOTO parcourra le ciel à la recherche d’indices optiques sur les événements cosmiques violents qui créent des ondulations dans le tissu de l’espace lui-même.
GOTO a commencé lorsque l’Université de Warwick au Royaume-Uni et l’Université Monash en Australie ont voulu combler l’écart entre les détecteurs d’ondes gravitationnelles et les signaux électromagnétiques. Désormais, la collaboration internationale compte 10 partenaires, dont six au Royaume-Uni. GOTO a reçu un financement de 3,2 millions de livres sterling du Conseil des installations scientifiques et technologiques (STFC) pour déployer l’installation à grande échelle.
« C’est vraiment encourageant du point de vue de la coopération internationale que le Royaume-Uni soit prêt à soutenir ce projet, avec de nouveaux télescopes à construire en Australie », a déclaré le professeur associé Duncan Galloway, de la Monash University School of Physics and Astronomy.
« Le nouveau site nous donne une amélioration massive de nos chances d’observer les homologues des détections d’ondes gravitationnelles. La détection rapide des homologues optiques est un facteur clé dans ce que nous pouvons apprendre des détections d’ondes gravitationnelles. Le premier événement de ce type, GW170817, a été identifié en 11 heures ; mais notre réseau GOTO peut être dans le ciel et observer le terrain de manière autonome en quelques minutes. »
Longtemps supposées comme un sous-produit de la collision et de la fusion de mastodontes cosmiques tels que les étoiles à neutrons et les trous noirs, les ondes gravitationnelles ont finalement été détectées directement par l’Advanced LIGO (Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory) en 2015.
Depuis 2015, il y a eu de nombreuses détections ultérieures mais, comme les observatoires comme LIGO ne peuvent mesurer les effets de l’onde gravitationnelle que lorsqu’elle traverse notre espace-temps local, il peut être difficile de retrouver le point d’origine de la source.
GOTO est conçu pour combler cette lacune d’observation en recherchant des signaux optiques dans le spectre électromagnétique qui pourraient indiquer la source de la GW, en localisant rapidement la source et en utilisant ces informations pour y diriger une flotte de télescopes, de satellites et d’instruments.
Comme la plupart des signaux GW impliquent la fusion d’objets massifs, ces repères « visuels » sont extrêmement fugaces et doivent être localisés le plus rapidement possible, c’est là que GOTO entre en jeu. L’idée est que GOTO agira comme une sorte d’intermédiaire entre les goûts de LIGO, qui détecte la présence d’un événement d’onde gravitationnelle, et des observatoires multi-longueurs d’onde plus ciblables qui peuvent étudier la source optique de l’événement.
Le professeur Danny Steeghs de l’Université de Warwick, chercheur principal de GOTO, a déclaré : « Il existe des flottes de télescopes partout dans le monde disponibles pour regarder vers le ciel lorsque des ondes gravitationnelles sont détectées, afin d’en savoir plus sur la source. Mais comme le les détecteurs d’ondes gravitationnelles ne sont pas capables de déterminer d’où viennent les ondulations, ces télescopes ne savent pas où regarder. »
Suite au test réussi d’un système prototype à La Palma, dans les îles Canaries espagnoles, le projet déploie un instrument de deuxième génération beaucoup plus étendu.
Deux systèmes de montage de télescope, chacun composé de huit télescopes individuels de 40 cm (16 pouces), sont désormais opérationnels à La Palma. Ensemble, ces 16 télescopes couvrent un très large champ de vision avec 800 millions de pixels sur leurs capteurs numériques, permettant au réseau de balayer le ciel visible toutes les quelques nuits.
Ces systèmes robotiques fonctionneront de manière autonome, patrouillant le ciel en continu mais se concentrant également sur des événements particuliers ou des régions du ciel en réponse à des alertes d’événements potentiels d’ondes gravitationnelles.
Le professeur Steeghs a poursuivi: « L’attribution de 3,2 millions de livres sterling de financement du STFC a été essentielle pour nous permettre de construire GOTO, comme cela a toujours été envisagé; des réseaux de télescopes optiques à grand champ dans au moins deux sites afin qu’ils puissent patrouiller et rechercher le ciel optique régulièrement et rapidement.
« Cela permettra à GOTO de fournir ce lien indispensable, pour donner les cibles vers lesquelles les plus grands télescopes pourront pointer. »
En parallèle, l’équipe prépare un site à l’observatoire australien de Siding Spring, qui contiendra le même système de 16 télescopes à deux montures que l’installation de La Palma.
Il est prévu que les deux sites soient opérationnels cette année afin d’être prêts pour la prochaine campagne d’observation des détecteurs d’ondes gravitationnelles LIGO/Virgo en 2023.
La recherche optique d’événements d’ondes gravitationnelles est la prochaine étape dans l’évolution de l’astronomie des ondes gravitationnelles. Cela a déjà été fait une fois, mais avec l’aide de GOTO, cela devrait devenir beaucoup plus facile.
Si les astronomes peuvent trouver des contreparties convaincantes aux signaux d’ondes gravitationnelles, il sera possible de mesurer des distances, de caractériser les sources, d’étudier leur évolution et de déterminer les environnements dans lesquels elles se forment.
En savoir plus sur GOTO ici : goto-observatory.org/