Observatoire radio de Nançay - Nançay Radio Observatory

Observatoire radio de Nançay
Observatoire de Nançay D.jpg
Le miroir secondaire du Grand Radiotélescope de Nançay
Lieu La France Modifiez ceci sur Wikidata
Coordonnées 47°22′50″N 2°11′42″E / 47.38042°N 2.19503°E / 47.38042; 2.19503 Coordonnées: 47°22′50″N 2°11′42″E / 47.38042°N 2.19503°E / 47.38042; 2.19503
Site Internet www .obs-nancay .fr Modifiez ceci sur Wikidata
Télescopes Radio héliographe de
Nançay Radiotélescope de Nançay Modifiez ceci sur Wikidata
L'observatoire radio de Nançay est situé en France
Observatoire radio de Nançay
Localisation de l'Observatoire Radio de Nançay
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L' Observatoire radio de Nançay (en français : Station de Radioastronomie de Nançay ), inauguré en 1956, fait partie de l' Observatoire de Paris , et est également associé à l' Université d'Orléans . Elle est située dans le département du Cher de la région Sologne en France . La station se compose de plusieurs instruments. Le plus emblématique d'entre eux est le grand radiotélescope décimétrique, qui est l'un des plus grands radiotélescopes au monde. L'héliographe radio, un réseau en forme de T et le réseau décamétrique fonctionnant à des longueurs d'onde comprises entre 3 m et 30 m sont également établis de longue date.

Histoire

La radioastronomie est apparue après la Seconde Guerre mondiale , lorsque des experts et des équipements excédentaires sont devenus disponibles pour un usage civil. L' École Normale Supérieure a reçu trois Würzburg Riese de 7,5 m de diamètre que les Britanniques avaient saisis des Allemands pendant la guerre. Ceux-ci ont été initialement déployés dans un centre de recherche de la marine française à Marcoussis .

Une des antennes Würzburg Riese à Nançay.

Il a été reconnu que la radioastronomie nécessitait un site vaste, plat et éloigné pour accueillir des antennes réparties sur des distances de 1,5 à 2 km ou de taille considérable, et pour éviter les ondes radio indésirables de la technologie humaine. Un terrain boisé de 150 ha près de Nançay est devenu disponible et a été acheté en 1953. Dans un premier temps, divers petits instruments – monoparaboles et interféromètres – ont été installés. Des voies ferrées de 6 m de large, l'une orientée est-ouest et l'autre nord-sud ont été construites, qui porteraient les antennes Würzburg de 40 t montées à l' équateur .

Un prédécesseur de l'héliographe actuel avait 16 antennes de 5 m de diamètre réparties également le long d'une ligne de base est-ouest de 1500 m de long, tandis que huit antennes de 6 m de diamètre étaient alignées nord-sud. La fréquence observée était de 169 MHz ( longueur d'onde de 1,77 m ).

Après la découverte de la raie de 21 cm en 1951 et la perspective d'observer l' émission et l' absorption des raies interstellaires et extragalactiques , le besoin de radiotélescopes plus sensibles s'est fait sentir ; leur plus grande taille offrirait également une résolution angulaire plus élevée . Le plan de ce "grand radiotélescope" a été dérivé d'une conception de 1956 par John D. Kraus . Cette conception a rendu possible une grande zone de collecte et une haute résolution, avec seulement un besoin modéré de pièces mobiles. Les inconvénients étaient la restriction au méridien et la résolution angulaire asymétrique qui serait beaucoup plus grossière en altitude qu'en azimut . Le contrôle d'altitude s'est d'abord avéré très difficile.

Le grand radiotélescope

Disposition du grand radiotélescope.
Le miroir primaire et la cabine focale.
L'arrière du miroir primaire inclinable.
Le miroir secondaire sphérique.
La cabine focale mobile.

Le grand radiotélescope (en français : le Grand Radiotélescope , ou affectueusement le Grand Miroir ) a été construit entre 1960 et 1965. Initialement, seuls les 20% centraux des miroirs primaire et secondaire ont été érigés comme preuve de concept. Les miroirs ont été agrandis au maximum de leur taille actuelle en 1964 et le télescope a été officiellement inauguré en 1965 par Charles de Gaulle . Les observations scientifiques ont commencé en 1967.

Le grand radiotélescope est un télescope de transit de type Kraus . Le miroir primaire à l'extrémité nord de l'installation est un miroir plan mesurant 200 m de largeur et 40 m de hauteur. Il est inclinable pour s'adapter à l' altitude de l'objet observé. Il se compose de cinq segments de 20 m de large, chacun d'une masse de 40 t. Les ondes radio sont réfléchies horizontalement dans le miroir secondaire à 460 m au sud. La forme du secondaire est celle d'un segment de sphère de 300 m de large et 35 m de haut. Le secondaire réfléchit les ondes radio dans son point focal à 280 m au nord et à environ 60% de la distance jusqu'au primaire. Une cabine avec d'autres rétroviseurs et le récepteur est situé au foyer. Lors d'une observation, la cabine est déplacée d'ouest en est pour suivre l'objet observé pendant environ une heure autour de son passage dans le méridien .

Les miroirs primaire et secondaire sont constitués d'un treillis métallique avec des trous de 12,5 mm. Les surfaces réfléchissantes sont précises à 4 mm, ce qui permet une utilisation à des longueurs d'onde supérieures à environ 8 cm. Le télescope est ainsi conçu pour les ondes décimétriques, dont la raie spectrale de 21 cm de l'hydrogène atomique neutre (HI) et la raie spectrale de 18 cm du radical OH .

Le détecteur d'ondes radio est refroidi à 20 K pour réduire le bruit du récepteur et ainsi améliorer la sensibilité au rayonnement céleste.

Le grand radiotélescope observe à des fréquences comprises entre 1,1 GHz et 3,5 GHz, l'émission continue ainsi que les raies spectrales d'émission ou d'absorption. Le spectromètre autocorrélateur peut observer huit spectres à différentes fréquences avec 1024 canaux chacun et une résolution spectrale de 0,3 kHz. L'instrument est particulièrement adapté aux grands relevés statistiques et à la surveillance d'objets à luminosité variable.

Les projets d'observation comprennent :

L'héliographe radio

En regardant vers le nord le long de l'héliographe radio.
À l'est le long de l'héliographe radio.

L'héliographe est un interféromètre en forme de T composé d' antennes montées à l'équateur de plusieurs mètres (principalement 5 m) de diamètre. 19 antennes sont situées sur une ligne de base est-ouest de 3,2 km de long, 25 antennes sont sur une ligne de base nord-sud de 2,5 km de long. L'instrument observe le Soleil sept heures par jour pour produire des images de la couronne dans la gamme de fréquences 150 MHz à 450 MHz (longueurs d'onde de 2 m à 0,67 m). La résolution angulaire est alors similaire à celle de l'œil nu en lumière visible. Jusqu'à 200 images par seconde peuvent être prises. Cela permet l'étude systématique de la couronne silencieuse, des éruptions solaires et des éjections de masse coronale .

Les observations complémentaires Nançay observations simultanées par les sondes spatiales dans visible et ultraviolet lumière et en rayons X .

Le tableau décamétrique

Le tableau décamétrique.

Le réseau décamétrique a été construit entre 1974 et 1977. Il se compose de 144 antennes en spirale , qui sont constituées de câbles conducteurs enroulés en spirale autour de structures de support coniques. A leur base, les cônes mesurent 5 m de diamètre et 9 m de haut ; ils sont inclinés de 20° vers le sud. Les cônes sont répartis sur une superficie d'environ un hectare. La moitié des cônes sont enroulés dans le sens opposé à l'autre, permettant la distinction entre les ondes radio polarisées circulairement gauche et droite . Dans chaque polarisation, la zone de collecte est d'environ 3 500 m 2 , ce qui équivaut à une parabole de 67 m de diamètre. L'instrument est sensible aux longueurs d'onde comprises entre 3 m et 30 m, qui sont les ondes radio les plus longues observables à travers l' ionosphère . L'instrument n'est pas un interféromètre, mais un multiéléments . Une seule antenne parabolique pour ces longues longueurs d'onde devrait être incroyablement grande. En outre, un réseau phasé peut être redirigé vers une direction d'observation différente instantanément en modifiant les retards de signal électronique entre les antennes individuelles.

La résolution angulaire est d'environ 7° sur 14°. Le réseau décamétrique ne crée pas d'images, mais observe un spectre unique à partir de la position du ciel observée et enregistre son changement avec le temps. Les deux objets principaux sont la couronne supérieure du Soleil et la magnétosphère de Jupiter , qui ont été observées presque quotidiennement depuis 1977. Les changements temporels des signaux du Soleil et de Jupiter sont très rapides, de sorte qu'à Nançay des récepteurs très rapides ont été développé pour ces observations.

Les observations de Nançay de Jupiter complètent les résultats de missions spatiales comme Voyager et Galileo .

LOFAR et NenuFAR

LOFAR se compose d'environ 50 réseaux d'antennes, ou "stations", dans toute l'Europe. Ceux-ci sont reliés par une liaison Internet haut débit à un ordinateur aux Pays-Bas. Il est optimisé pour 110 MHz à 250 MHz (2,7 m à 1,2 m), mais a toujours des performances modestes à 30 MHz à 80 MHz (10 m à 3,7 m).

Antennes du noyau NenuFAR.

Nenufar ( N de E de xtension en N Ançay U pgrading LO FAR ) est une très basse fréquence progressive arra optimisé pour la gamme de fréquences de 10 MHz à 85 MHz (30 m à 4 m). Ce sont les ondes radio les plus longues non bloquées par l' ionosphère . Les premières opérations scientifiques devraient débuter en 2019. Les principaux objectifs scientifiques sont :

  • détection et étude des (magnétosphères) des exoplanètes aux longueurs d'onde radio,
  • détection de l' époque de formation des premières étoiles et galaxies quelque 100 millions d' années après le Big Bang , lorsque l' hydrogène atomique neutre a été réionisé ,
  • l'étude des pulsars , dont la spectroscopie, à travers la Voie lactée , aux basses fréquences.

Une fois terminé, il y aura 1938 antennes. La plupart seront dans un noyau de 400 m de diamètre, mais 114 antennes seront réparties jusqu'à 3 km de distance.

NenuFAR sera un triple instrument :

  • un radiotélescope observant plusieurs positions simultanément,
  • un imageur radio autonome, construisant des images radio de résolution 1° en secondes et de 10' en heures,
  • une "superstation" LOFAR, c'est-à-dire une extension importante de la station LOFAR de Nançay permettant la combinaison de NenuFAR et LOFAR pour faire des images radio de résolution sub-seconde d'arc.

Autres instruments et collaborations

Ces dernières années et décennies, les projets d'observation astronomique sont devenus des coopérations internationales, du fait de la nécessaire mutualisation des compétences et des financements. Dans certains cas, les télescopes s'étendent également sur plusieurs pays. En tant que tels, les développements à Nançay au 21ème siècle tendent à être la fourniture d'un site pour des parties d'instruments plus grands, tels que LOFAR , et la contribution d'expertise à des collaborations internationales telles que LOFAR et le Square Kilometer Array (SKA).

EMBRASSER

Situé à Nançay et Westerbork , EMBRACE ( E lectronic M ulti b eam R adio A stronomy C onc e pt) est une installation prototype pour la phase 2 du SKA. Il s'agit d'un réseau phasé de 4608 antennes qui fonctionnent entre 900 MHz et 1500 MHz. Ceux-ci sont abrités dans un dôme radio de 70 m 2 . Avec plusieurs faisceaux, plusieurs emplacements du ciel peuvent être observés en même temps.

ORFEES

ORFEES (Observation Radiospectrale pour FEDOME et les Etudes des Eruptions Solaires) est une antenne de 5 m de diamètre dédiée à la météo spatiale et à la prévision des éruptions solaires. Il observe quotidiennement la couronne solaire entre 130 MHz et 1 GHz et peut surveiller l'émission radio du Soleil en temps quasi réel.

CODALEMA

CODALEMA ( Co smic ray D ÉTECTION A rray avec L ogarithmic E lectro M agnétiques A ntennas) est un ensemble d'instruments pour tenter de détecter les ultra-haute énergie des rayons cosmiques , qui provoquent des cascades de particules dans l'atmosphère. Ces gerbes d'air génèrent des signaux électromagnétiques très brefs qui sont mesurés dans une large bande de fréquence de 20 MHz à 200 MHz. Un réseau d'une cinquantaine d'antennes est réparti sur une grande partie du site.

Antenne de surveillance

Une antenne, située au-dessus de la cime des arbres sur un mât de 22 m de haut, surveille depuis 20 ans la qualité radioélectrique du site de Nançay. Il permet d'identifier les interférences qui affectent les observations par l'héliographe radio et le réseau décamétrique. Les bandes de 100 MHz à 4000 MHz sont observées dans leur intégralité et dans de multiples directions.

Pôle des Étoiles

Le grand radiotélescope, quelques panneaux d'affichage sur l'observatoire et une ou deux des antennes héliographes sont visibles depuis le parking du centre d'accueil Pôle des Étoiles . Pendant les heures d'ouverture, le centre d'accueil propose une exposition permanente sur l'astronomie et le travail de l'observatoire. Une fois par jour, il y a aussi un spectacle de planétarium et une visite guidée du grand radiotélescope et de l'héliographe radio.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes