Illustration par défaut

CTA : le prototype américain, de même technologie que le meudonnais

5 February 2019

Le jeudi 17 janvier 2019, des scientifiques de l’Observatoire de Paris ont participé au Fred Lawrence Whipple Observatory (Arizona) à l’inauguration d’un prototype de télescope de type « Schwarzschild-Couder » pour le futur projet international Cherenkov Telescope Array - CTA.

Membres du consortium du futur réseau international CTA (Cherenkov Telescope Array), deux scientifiques de l’Observatoire de Paris ont été invitées, en Arizona, à l’inauguration d’un nouveau prototype américain.

Inauguration on January 17th 2019 at the Fred Lawrence Whipple Observatory (Arizona) of a third protopye Schwarzschild-Couderc telescope for the CTA project.
© Consortium CTA

A l’instar du prototype français de petite taille développé sur le site meudonnais de l’Observatoire de Paris, ce nouveau modèle américain a été réalisé avec la technologie « Schwarzschild-Couder » à deux miroirs ; la différence est qu’il est de taille intermédiaire.

Dédié à l’étude des rayonnements gamma de l’Univers, CTA est l’un des plus ambitieux projets de télescope au sol du XXIe siècle.

Ce futur observatoire vise à terme à déployer une flotte de 118 télescopes à la surface planétaire. Conçus avec trois tailles différentes : petite, moyenne, grande, ceux-ci seront répartis en deux réseaux : l’un implanté dans l’hémisphère nord, l’autre dans l’hémisphère sud.

Pour l’heure, plusieurs types de technologies sont éprouvées et s’incarnent à travers le développement de prototypes.

The recently inaugurated American S-C telescope seen at sunsetr.
© Consortium CTA

Les atouts d’une technologie « Schwarzschild-Couder » à deux miroirs

Le concept à deux miroirs a été proposé au siècle dernier par Karl Schwarzschild (1873-1916), puis optimisé par André Couder (1897-1979) alors astronome opticien à l’Observatoire de Paris.

Avant l’avènement du projet CTA, la technologie « Schwarzschild-Couder » des deux miroirs n’avait jamais été mise en œuvre en astronomie. Et ce, pour différentes raisons, dont les difficultés techniques liées à la fabrication des miroirs asphériques et non-coniques. Elle est pourtant supposée permettre d’atteindre des performances proches des limites théoriques accessibles en astronomie « gamma ».

L’option de cette technologie pour le système optique des télescopes CTA a retenu l’attention des astronomes car elle permet d’améliorer significativement la qualité des images obtenues sur un grand champ de vue, par rapport aux télescopes à miroir unique utilisés jusqu’ici en astronomie gamma au sol.

En effet, le miroir secondaire corrige des aberrations et réduit l’échelle de la surface sensible du plan focal. Autre avantage : il permet aussi l’utilisation de nouveaux photomultiplicateurs au silicium (SiPM), bien adaptés et nettement moins coûteux que les tubes photomultiplicateurs traditionnels.

Avec l’inauguration de ce nouveau prototype aux Etats-Unis, le nombre de télescopes de type Schwarzschild-Couder installés dans le monde dans la perspective de CTA est désormais porté à trois : en comptant le prototype français inauguré à Meudon en 2015 et aussi, un prototype italien de 4 m développé sur les pentes de l’Etna.

The small French prototype
The 6 segment 4m diameter mirror has been operational since the end of 2015 at the Paris Observatory on its Meudon site. The small size telescopes will open the domain of extreme gamma ray astronomy, from a few TeV to 300 TeV (1 TeV = thousand billion electron-Volts).
© Consortium CTA
The intermediate size Amarican prototyp
The 9.7 metre main mirror, made up of 48 segments, was inaugurated in January 2019. The intermediate size telescopes are destined to cover the 0.08 TeV to 50 TeV energy range.
© Consortium CTA

Le projet CTA dans sa globalité

La construction de l’infrastructure dans l’hémisphère sud au Chili débutera courant 2019, à la suite de la signature officielle des contrats intervenue fin décembre 2018.
Cette portion australe du réseau comportera 99 télescopes, sur les 118 au total :

  • 4 télescopes de grande taille (23 m de diamètre),
  • 25 de tailles intermédiaires (9 à 12 m de diamètre),
  • 70 de petite taille (4 m de diamètre),
Artist’s view of the 99 telescopes, of three different sizes, set up in the Southern hemisphere.
© Gabriel Pérez Diaz, IAC / Marc-André Besel, CTAO

Le reste, implanté dans l’hémisphère nord, en Espagne aux Iles Canaries, sur le site de La Palma, comprendra 19 télescopes :

  • 4 télescopes de grande taille
  • 15 télescopes de taille intermédiaire.

Déjà un tout premier télescope de grande taille a été officiellement sélectionné pour CTA dans l’hémisphère nord et assemblé aux Canaries en 2018.

31 pays contribuent à CTA, avec plus de 200 instituts de par le monde.