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Si les émissions radios provenant d’astres sont découvertes au début du XXe siècle, c’est l’utilisation du radar pendant la Seconde Guerre Mondiale qui va donner conscience de leur importance. Ce sont d’ailleurs essentiellement des physiciens et des ingénieurs spécialistes des ondes radio qui vont faire les premiers pas dans la radioastronomie.
Un certains nombre de grands radars utilisés par l’armée allemande vont être exploités par les premiers radioastronomes européens. Trois radars de type Würzburg seront les premiers grands instruments de cette discipline en France. L’un d’entre eux sera placé à l’observatoire de Meudon et principalement destiné à étudier le Soleil, deux autres seront installés dans un vaste terrain acheté à cet effet dans le Cher, près de la petite commune de Nançay.
Ces deux antennes de 7m50 de diamètre seront adaptées entre 1957 et 1959 avec des montures équatoriales, chacune sur un chariot glissant sur deux voies ferrées en T de plusieurs centaines de mètres. Grâce à une électronique spécialement conçue, les deux antennes se conjuguent pour travailler en interférométrie (dite variable par la mobilité des deux antennes) dans la longueur d’onde de 21 cm, avec une résolution maximale de 17,4 secondes de degré, la distance séparant les deux antennes permettant cette résolution.
Le premier ordinateur scientifique installé à Meudon, un IBM 650, est utilisé pour résoudre les nombreux calculs.
De 1959 à 1962, l’équipe de Nançay travaille alors sous l’égide de l’Observatoire de Paris, son directeur André Danjon ayant perçu à juste titre l’importance de cette nouvelle discipline. Elle va dresser l’identité radio de certaines sources discrètes de notre galaxie (dont Sagittarius A) et également extragalactiques (dont Cygnus A et Virgo A).
Dans un climat de compétition internationale très intense, les antennes Würzburg, instruments pionniers, ont ouvert la voie à de nouveaux interféromètres ou d’autres types de radiotélescopes monumentaux.
Les trois radars Würzburg sont toujours visibles. Un est resté sur son site de Nançay mais n’est plus utilisé. Son jumeau a été remis dans son état originel et est maintenant une pièce maitresse du Musée radar de Douvres-la-Délivrande. Celui de Meudon a été transféré à l’observatoire de Bordeaux où il fonctionne toujours dans des buts maintenant pédagogiques.
Dans une période où la radioastronomie se développe rapidement et a besoin d’instruments de plus en plus grands, la France se dote d’un très grand radiotélescope dédié aux observations autres que le solaire. Avec une surface de 7000 m², le Grand Radiotélescope de Nançay, construit de 1958 à 1966, rivalise avec les plus grands instruments mondiaux de l’époque.
Après la découverte en 1955 dans le spectre radio d’une raie spécifique qui est une véritable signature de l’hydrogène neutre (la longueur d’onde de 21 cm), les radioastronomes vont exploiter cette singularité pour toutes sortes d’études.
L’observation de cette raie d’émission permet de connaitre la distribution de l’hydrogène dans les galaxies, de peser la masse totale de cet hydrogène et d’estimer la masse totale des galaxies, ou encore de mesurer les dynamiques à l’œuvre dans les galaxies, progrès majeurs pour la cosmologie.
Se concentrant sur d’autres longueurs d’ondes spécifiques telles les raies à 18 cm pour le radical OH, les radioastronomes ont utilisé l’instrument pour étudier des objets célestes plus proches, les étoiles très évoluées et les comètes. Ces observations, faites de jour comme de nuit et par n’importe quel temps, permettent de mesurer l’activité gazeuse des comètes, parfois pendant la rupture même de leur noyau à l’approche du Soleil. Ou encore d’étudier les structures et mouvements de la matière autour des étoiles en phase de devenir des nébuleuses planétaires.
Cet instrument fait également partie du réseau mondial des 5 grands radiotélescopes chargés de la recherche et du suivi régulier des pulsars, en particulier les pulsars millisecondes, astres rares et difficiles à trouver.
Le Grand Radiotélescope a une conception particulière (de type Kraus) qui a permis une très grande surface de miroir, au détriment des libertés de pointage. On ne peut observer que près du plan méridien, le plan Nord-Sud. Un premier miroir plan et inclinable reflète les ondes vers un miroir fixe qui est une portion de sphère, concentrant les ondes vers le foyer. Un chariot peut se déplacer au foyer pour suivre le point de l’espace visé et compenser ainsi la rotation de la Terre.
Ces miroirs gigantesques, respectivement 200 et 300 m de long, sont construits avec une telle rigueur que leur forme est précise à 5 mm près. Ces miroirs sont constitués d’un maillage de 12,5 mm, inférieur à la longueur d’onde étudiée.
Cliquez sur les points d’intérêt et le texte apparaîtra sous la carte.
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Nicolas Lesté-Lasserre
Le musée de Douvres-la-Délivrande
Nicolas Lesté-Lasserre
Le musée de Douvres-la-Délivrande
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Nicolas Lesté-Lasserre
La station de radioastronomie de Nançay
Nicolas Lesté-Lasserre
La station de radioastronomie de Nançay