La Royal Astronomical Society décerne le Group Achievement Award 2025 à un projet scientifique de grande envergure dans lequel la contribution française a été et continue d’être majeure depuis sa création : l’European Pulsar Timing Array (EPTA).
L’EPTA a été fondée au milieu des années 2000 dans le but de révéler les ondes gravitationnelles de très basse fréquence, grâce à l’observation conjointe d’"horloges cosmiques" très précises : les "pulsars". Ce sont des étoiles à neutrons minuscules, mais très denses, dont le battement apparent (correspondant à une rotation stellaire) peut varier, selon leur nature, de quelques secondes jusqu’au rythme extrême de plus de 700 révolutions en une seule seconde : ces pulsars à rotation ultra-rapide sont appelés pulsars "millisecondes". En corrélant les infimes variations des battements de ces étoiles, il est possible de mesurer le passage d’ondes gravitationnelles à très basse fréquence comme celles provenant de systèmes binaires de trous noirs supermassifs présents au centre des galaxies.
Afin de mesurer les variations minimes produites dans l’espace-temps par ces ondes très longues, le consortium EPTA a réuni, au fil du temps, une douzaine d’instituts de recherche et plus de 80 chercheurs (effectif en 2025, étant précisé que beaucoup d’autres se sont succédé au sein de la collaboration) qui ont observé et continuent d’observer des dizaines de pulsars depuis près de 25 ans.
Les toutes premières observations de l’EPTA ont été effectuées au cours des années 1990, avec un réel démarrage du programme en 2006, année de la fondation de la collaboration.
Les campagnes ont été menées par les radiotélescopes européens les plus grands et les plus puissants : Effelsberg (Allemagne), Jodrell Bank (Royaume-Uni), Nançay (France) et Westerbork (Pays-Bas), rapidement rejoints par le radiotélescope de Sardaigne (Italie).
La qualité des données chronométriques acquises avec un radiotélescope, et donc la sensibilité des séries de mesures temporelles aux ondes gravitationnelles, dépendent avant tout d’une instrumentation hors norme, qui permet en temps réel de traiter et d’empiler les impulsions successives reçues des pulsars, puis de corriger l’empreinte laissée par la traversée du milieu interstellaire.
Naissance et composition de l’équipe PTA-France
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Après plus de vingt ans de données accumulées, les premiers résultats en termes de détection d’un signal d’ondes gravitationnelles basses fréquences ont été présentés en 2023, obtenus à partir de l’analyse d’un ensemble de 25 pulsars.
Une nouvelle version est en cours avec un échantillon étendu à 60 pulsars, qui permettra de mieux caractériser le spectre de l’émission et d’améliorer la mesure de sa distribution spatiale sur la sphère céleste.
Gilles Theureau explique : « Les résultats de 2023 sont le fruit d’un effort de grande envergure et de plusieurs décennies où il était décisif de mettre en commun le meilleur de l’instrumentation (dont le grand radiotélescope décimétrique de Nançay) et de la recherche européenne, tant au niveau de l’étude des pulsars que de l’astrophysique des ondes gravitationnelles à période ultra-longue. L’union des moyens techniques et des compétences de chacun a été l’ingrédient fondamental ».
Cette méthode de travail est précisément à la base des raisons qui ont conduit la Royal Astronomical Society à décerner un prix dédié aux "résultats obtenus par un groupe" (Group Achievement Award), comme l’explique l’institut britannique lui-même, en attendant la cérémonie officielle qui aura lieu dans quelques mois : « L’une des forces de l’EPTA est sa structure large, diversifiée et égalitaire. En impliquant des collaborateurs de nationalités et d’horizons différents, et en particulier en encourageant et en soutenant les chercheurs en début de carrière, l’EPTA est un modèle de collaboration internationale et intergénérationnelle. »