Compte-rendu d'une conférence sur l'ALMA, avec des vrais chercheurs dedans.

On

Contexte

Ce compte-rendu fut rédigé le 15 Octobre 2012, et la version ci-après est légèrement modifiée (liens actualisés). Il fut initialement posté comme billet d'un blog aujourd'hui mort, sous CC-BY-NC licence.

Ce compte-rendu, rédigé à chaud après l'évènement, essaie de retracer le contenu de la séance. Aucune modification n'a été faite, ni vérification : des coquilles peuvent exister, et la réalité d'aujourd'hui pourrait ne pas correspondre tout à fait avec les prédictions faites à l'époque.

Compte-rendu

Introduction

On en parle de plus en plus, l’ALMA est d’un haut intérêt scientifique. Pour certains qui le suivent depuis que le projet a été publiquement annoncé (et qui m’a beaucoup surpris, car je découvrais alors consciemment le principe d’interférométrie (remplacer un gros télescope par plusieurs petits)), cela n’a cependant rien d’une surprise.

Le jeudi 10 octobre, le club d’astronomie de l’université du Maine a organisé une conférence au Mans, en lien direct avec l'ALMA, représenté par l’astronome Denis Barkats et le responsable des communications William Garnier. J’y suis personnellement allé, et ai pris quelques notes, tout en profitant au maximum de ces très bonnes 2 heures et 45 minutes. (début : 20h30 + quart d’heure sarthois; fin : 23h)

Le club d’astronomie, après s’être présenté rapidement, a embrayé avec la vidéo de Bard Canning, l’américain ayant, à partir de la vidéo à 4 images/seconde de Curiosity, recréé une vidéo à 30 images/secondes de l’atterrissage.

Après cela, les deux conférenciers du côté chilien (ils nous l’ont confirmé : ils étaient bien au Chili…) ont commencé. Ils ont parlé de l’ALMA, des étoiles, de leurs parcours, de leur travail,… Tout cela avec une disponibilité et une bonne humeur des plus agréables, en parcourant les bureaux où chercheurs et techniciens s'afféraient, puis le sol du désert où nous avons pu constater la présence de nombreux bâtiments, et de quelques radiotélescopes qui devaient encore être fignolés avant d'être acheminés dans le champs, à plusieurs kilomètres de là.

Il y a eu beaucoup de questions, auxquelles les conférenciers ont donné réponse, reformulant parfois les questions pour que chacun puisse comprendre, et leurs discours ont été appuyés d’images et de vidéos.

Nous avons même rencontré le chef d’équipe des conducteurs des machines utilisées pour déplacer les antennes, qui nous a sorti la bête pour l’occasion ! (le bousin est impressionnant, conçu pour soulever une antenne, la déplacer, et la déposer au millimètre près ; il faut sept heures pour prendre une antenne fraîchement construite et la déposer à 5000 mètres d’altitude avec les autres)

De cette soirée, je vous propose quelques notes. Oui, j’avais un calepin, je me suis pris au jeu de la retranscription pour garder un souvenir plus technique que le super poster donné au début de la conférence.

D’abord, petit rappel sur les distances qui ont du sens dans l’Univers : l’étoile la plus proche du Soleil, à part lui-même évidemment, se situe à 42 000 . 10^9 km. Pour vous donner un aperçu, la sonde Voyager I, lancée il y a 35 ans, continue encore et toujours son périple qui lui a permis de s’éloigner de la Terre à une distance de 18 . 10^9 km. Oui madame, on est pas arrivés à Proxima Centauri !

ALMA lui-même

ALMA, c’est pour le moment 42 radiotélescopes (66 en fin d’année, et pour toute la durée du projet) produits par le Japon, l’Europe et les États-unis, et assemblés au centre d’opération de l’ALMA, non loin du champ d’antenne (lui-même situé à 5 000 mètres d’altitude, pour limiter les interférences de l’atmosphère et rester au dessus des nuages).

ALMA est spécialisé dans l’interférométrie pour les ondes millimétriques et sub-milimétriques, c’est-à-dire des ondes plus petites que les ondes radio, mais plus grande que les infrarouges. Ces ondes sont principalement émises par les protoétoiles (des étoiles en formation, qui vont bientôt s’allumer), ALMA pourra donc les localiser efficacement. L’intérêt ? Observer ces systèmes en formation ! Nous pourrons ainsi mieux comprendre comment s’est formé notre propre système. A force d’étude de cas dans l’Univers observable, sera retracée la vie du système solaire durant une période mal connue.

ALMA peut remonter jusqu’à 13 milliards d’années. Sachant que l’Univers est vieux de 13.7 milliards d’années, on peut considérer qu’ALMA est un archéologue fort compétent :). Cependant, de par le jeu des projets (que je détaillerai juste après), ALMA ne s’est pas encore dirigé vers le très lointain.

Un exemple de mesure nous a été donnée : M. Barkats a, au début du projet ALMA, alors que seulement 16 antennes étaient disponibles, effectué une observation qui a duré 1 heure. (pour la calibration des 16 antennes, et une prise de vue ; ce temps devrait être réduit à 5 minutes lorsque les 66 antennes seront opérationnelles) Il a travaillé sur ces résultats, et, lors de la conférence, nous a indiqué qu’à peine quelques heures plus tôt, il les avait publié, en nous montrant la prise de vue sur laquelle il avait travaillé. Et bien, le surlendemain, techno-science relayait l'information, avec la même photo que celle présentée lors de la conférence !

Interférométrie

Pour revenir à l’interférométrie, dont deux occurrences sont apparues dans cet article, il s’agit d’une technique que tout le monde connait mais sans forcémment s'en rendre compte : l'exemple le plus parlant est le programme SETI, et toutes ses paraboles pointées dans la même direction.

Simplement, il s’agit d’avoir une multitude de "petites" antennes, plutôt qu’une seule grosse.

Vous me direz que c’est vachement cool, alors pourquoi on continue à planter des gros bousins ? Et bien simplement parce que l’interférométrie, c’est pas magique non plus. D’après le scientifique, c’est directement lié à la taille des ondes observables. Les antennes d’ALMA doivent être placées au millimètre près... Comme la taille des ondes observées !

Ça n’a pas été dit, mais je soupçonne une relation directe entre ces deux paramètres ; ainsi, pour les ondes radio (qui peuvent atteindre plusieurs kilomètres), vous comprendrez que l’interférométrie marche très bien (on le voit avec SETI, justement). Pour ALMA, qui regarde les ondes millimétriques et sub-millimétriques, c’est déjà plus dur. Alors imaginez faire un parc d’antennes placées au nanomètre près ! Je doute que l’on ait les capacités suffisantes. Ou sinon, en diminuant drastiquement la taille des antennes, alors plus faciles à manipuler… Vous croyez que c’est jouable, un parc de 10 000 antennes de 20 centimètres de haut ?

Quoiqu’il en soit, l’interférométrie est moins chère et beaucoup plus efficace lorsque les longueurs d’ondes sont grandes. Néanmoins, c’est l’inverse pour de petites longueurs d’ondes, ce qui explique la construction du E-ELT, qui vise essentiellement le visible et un peu d’infra-rouge.

Dans le cas de l’ALMA, les 66 radiotélescopes de 12 mètres de diamètre permettront d’avoir l’équivalent d’un radiotélescope de 15 km de diamètre, ce qui est juste énorme. (à titre de comparaison, E-ELT flirtera avec les 40 mètres)

Quelques trucs sur les antennes

Suivant le pays d’origine, c’est fichu différemment ; on peut par exemple parler de la structure en fibre de carbone des antennes nippones (contre acier pour européennes et américaines), ou la manière d’assurer la rotation (magnétisme ou rotors). Ces différences donnent au parc des allure d’assemblage hétéroclite, car, par ce biais, toutes les antennes ne sont pas identiques (à l’œil nu comme à l’utilisation; les nippones sont par exemples plus agiles, plus légères, de par leur structure), mais elles assurent toutes les mêmes caractéristiques techniques (et heureusement !).

Elles sont refroidies à -270°C pour que l’instrumentation marche. Ces températures étant facilement atteignables pour les satellites en orbite, j’ai été heureux d’apprendre comment on atteignait de telles températures sur le plancher des vaches (pour chauffer, je sais, on utilise un four, mais pour le froid, je les voyais mal mettre les miroirs dans de gros frigos…). Pour atteindre de basses températures, on utilise le principe de thermodynamique d’un gaz en fonction de sa pression : un gaz comprimé relâche de la chaleur. Une fois dépressurisé (et pas déprimé), il capture de la chaleur. Ainsi, pour refroidir un lieu, la technique bien pensée consiste à prendre de l’hélium, de le comprimer, de le "séparer" de sa chaleur, de l’envoyer dans l’antenne, le dépressuriser et l’évacuer (et de faire une boucle permanente pour descendre très jusqu’à très proche du zéro Kelvin). J’ai été très heureux de comprendre cela. J’espère vous avoir permis de faire tilt, comme ça a fait tilt pour moi !

ALMA, comment ça marche ?

Maintenant, concernant le principe d’utilisation de l’ALMA. Étant un projet d’ordre public, il est impensable de laisser les astronomes présent dans le lieu faire ce qu’ils veulent avec. En fait, n’importe quel astronome peut proposer un projet à un organisme indépendant (on ne l’a pas nommé). Cet organisme regarde les projets, et dresse une liste de tous les projets récupérés selon l’intérêt qu’ils présentent. C’est ensuite aux astronomes présents sur le site de choisir quelles prises de vue ils vont opérer (en essayant d’optimiser, car les prises peuvent prendre du temps, pour peu qu’elles soient nombreuses). Après cela, les résultats sont envoyés à l’astronome ayant fait la demande de projet. Cet astronome dispose d’un an d’exclusivité sur ses données. Au bout d’un an, elles tomberont dans le domaine public.

En d'autres termes, l’astronome a un an pour bosser sur les données, après quoi n’importe qui peux essayer de lui chourer son prix Nobel.

Quoiqu’il en soit, le principe assure une protection de celui qui trouve l’idée, tout en gardant l’aspect publique de l’ALMA.

Pour ceux qui voudraient savoir quelle était l’avant dernière "dernière question" (il y eut pas moins de 6 "dernières questions", j’espère sincèrement que nos conférenciers n’ont pas raté leur train), elle était très intéressante. Je n’en ai pas la formulation exacte, mais, si ça avait été moi, c’est ainsi qu’elle eût été formulée : "combien de mémés pédalent dans la cave pour que les téléscopes puissent téléscoper ?" (traduction moins jeune et fun : d’où vient l’énergie ?)

Réponse : énergie au diesel. C’est temporaire, le système énergétique final devrait bientôt arriver, mais pour le moment et depuis le début du projet, ALMA tourne au gazole. Oui madame, observer les protoétoiles, ça fait des cormorans collants ! Enfin, pour ceux qui gueulent parce qu’on utilise des sommes d’argent monstres pour regarder un bébé Soleil qui ouvre les vannes de photons, sachez qu’ALMA ne coûte pas beaucoup plus que quelques A380.

Enfin, ALMA est financé à 25% par le Japon et Taïwan, le reste étant partagé équitablement entre l’Europe (ESO) et les États-Unis. (soit 37.5% chacun).

Conclusion

Bref, c’était un petit compte-rendu partiel des 2h45 de conférence. J’espère qu’il vous a éclairé sur la situation, et que ceux qui y était ne se demanderont pas si on était bien à la même conférence.

J’ai assuré pas mal d’hyperliens, aussi, histoire d’appuyer mon discours, et de permettre de voyager un peu dans le web (à défaut de pouvoir voyager dans le ciel avec un radiotélescope personnel portable; ou avec Stellarium...).