Le polarimètre est en cours de construction dans l'installation d'instrumentation de l'IUCAA, à Pune. (Photo via IUCAA)
Les mystères entourant l'origine de l'univers continuent d'attirer la curiosité humaine. Le développement d'un instrument vital, qui sera utilisé dans les prochains relevés du ciel pour étudier les étoiles, est dirigé par un astronome indien. Le projet a été financé par les principales institutions mondiales, témoignant de l'expertise croissante de l'Inde dans la construction d'instruments astronomiques complexes.
Qu'est-ce que PASIPHAE ?
Polar-Areas Stellar -Imaging in Polarization High-Accuracy Experiment (PASIPHAE) est un projet collaboratif international d'étude du ciel. Les scientifiques visent à étudier la polarisation de la lumière provenant de millions d'étoiles.
Le nom est inspiré de Pasiphae, la fille du dieu grec Hélios, qui était marié au roi Minos.
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L'enquête utilisera deux polarimètres optiques de haute technologie pour observer simultanément le ciel nord et sud.
Il se concentrera sur la capture de la polarisation de la lumière stellaire d'étoiles très faibles qui sont si éloignées que les signaux de polarisation provenant de là n'ont pas été systématiquement étudiés. Les distances à ces étoiles seront obtenues à partir des mesures du satellite GAIA.
En combinant ces données, les astronomes effectueront une première cartographie par tomographie par champ magnétique du milieu interstellaire de très grandes zones du ciel à l'aide d'un nouvel instrument polarimètre connu sous le nom de WALOP (Wide Area Linear Optical Polarimeter).
Des scientifiques de l'Université de Crète, en Grèce, de Caltech, aux États-Unis, du Centre interuniversitaire d'astronomie et d'astrophysique (IUCAA), en Inde, de l'Observatoire astronomique sud-africain et de l'Université d'Oslo, en Norvège, sont impliqués dans ce projet, piloté par l'Institut. of Astrophysics, Grèce.
La Fondation Infosys, Inde, la Fondation Stavros Niarchos, Grèce et la National Science Foundation des États-Unis ont chacune fourni une subvention de 1 million de dollars, combinée à des contributions du Conseil européen de la recherche et de la Fondation nationale de la recherche en Afrique du Sud.
Pourquoi PASIPHAE est-il important ?
Depuis sa naissance il y a environ 14 milliards d'années, l'univers est en constante expansion, comme en témoigne la présence du rayonnement du fond diffus cosmologique (CMB) qui remplit l'univers.
Immédiatement après sa naissance, l'univers a traversé une courte phase d'inflation au cours de laquelle il s'est étendu à un rythme très élevé, avant de ralentir et d'atteindre le rythme actuel. Cependant, jusqu'à présent, il n'y a eu que des théories et des preuves indirectes de l'inflation associée à l'univers primitif.
Une conséquence définitive de la phase inflationniste est qu'une infime fraction du rayonnement CMB devrait avoir ses empreintes dans le forme d'un type spécifique de polarisation (connu scientifiquement sous le nom de signal en mode B).
Toutes les tentatives précédentes pour détecter ce signal ont échoué principalement en raison de la difficulté posée par notre galaxie, la Voie lactée, qui émet de grandes quantités de rayonnement polarisé.
De plus, il contient beaucoup de nuages de poussière qui se présentent sous forme d'amas. Lorsque la lumière des étoiles traverse ces nuages de poussière, ils sont dispersés et polarisés.
« C'est comme essayer de voir des étoiles faibles dans le ciel pendant la journée. L'émission galactique est si brillante que le signal de polarisation du rayonnement CMB est perdu », a déclaré S Maharana, doctorant à l'IUCAA impliqué dans ce projet.
Le levé PASIPHAE mesurera la polarisation de la lumière des étoiles sur de vastes zones du ciel. Ces données, ainsi que les distances GAIA aux étoiles, aideront à créer un modèle tridimensionnel de la distribution de la structure de la poussière et du champ magnétique de la galaxie. De telles données peuvent aider à éliminer la lumière de premier plan polarisée galactique et permettre aux astronomes de rechercher le signal insaisissable en mode B.
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Qu'est-ce que WALOP ?
Le polarimètre optique linéaire à grande surface (WALOP) est un instrument, lorsqu'il est monté sur deux petits télescopes optiques, qui sera utilisé pour détecter les signaux lumineux polarisés émergeant des étoiles le long des hautes latitudes galactiques.
Un WALOP chacun sera monté sur l'observatoire Skinakas de 1,3 mètre, en Crète, et sur le télescope de 1 mètre de l'observatoire astronomique sud-africain situé à Sutherland.
« Une fois construits, ce seront des instruments uniques offrant le champ de vision du ciel le plus large jamais réalisé en polarimétrie. Il sera capable de capturer des images dans une zone de ½ ° par ½ ° du ciel pendant chaque exposition », a déclaré AN Ramaprakash, scientifique principal de l'IUCAA et chercheur à l'IA, Crète.
En termes simples, les images seront ont simultanément les plus fins détails d'une étoile avec son arrière-plan panoramique.
WALOP fonctionnera sur le principe qu'à un instant donné, les données d'une partie du ciel observée seront réparties en quatre canaux différents. Selon la manière dont la lumière traverse les quatre canaux, la valeur de polarisation de l'étoile est obtenue. C'est-à-dire que chaque étoile aura quatre images correspondantes qui, une fois assemblées, aideront à calculer la valeur de polarisation souhaitée d'une étoile.
Comme l'enquête se concentrera sur les zones du ciel où des valeurs de polarisation très faibles (<0,5 %) sont attendues, un polarimètre avec une sensibilité et une précision élevées avec un grand champ de vision était nécessaire, donc WALOP a été planifié en 2013.
C'était après le succès de l'enquête expérimentale RoboPol au cours de la période 2012-2017, dans laquelle certains collaborateurs PASIPHAE ont été impliqués. Depuis lors, la conception, la fabrication et l'assemblage, dirigés par Ramaprakash, sont en cours.
WALOP et son prédécesseur RoboPol partagent le principe de la photométrie monocoup. Mais le WALOP pesant 200 kg sera capable d'observer des centaines d'étoiles présentes simultanément dans le ciel nord et sud contrairement à RoboPol, qui a un champ de vision beaucoup plus petit dans le ciel.
Développement de l'instrument est actuellement à un stade avancé et progresse dans l'installation d'instrumentation de l'IUCAA.
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Pourquoi WALOP sera déployé sur des télescopes optiques de classe 1 mètre
Une limitation majeure lors de l'utilisation de grands télescopes optiques est qu'ils couvrent une zone relativement plus petite du ciel, défaisant l'objectif général de PASIPHAE.
Alors que les télescopes de classe 1 mètre permettent à la fois de plus grands champs de vision du ciel combinés avec les moindres détails d'étoiles lointaines.
Étant donné que l'étude du ciel se poursuivra pendant quatre ans, ce sera un défi de consacrer une quantité considérable de temps d'observation de n'importe quel grand télescope uniquement vers l'étude de la polarisation des étoiles.
“Ainsi, le temps d'observation maximum offert par les plus petits télescopes sera détourné pour l'étude du ciel PASIPHAE en utilisant WALOP”, a ajouté Ramaprakash, également professeur invité à Caltech.
La tentative d'enfoncer le 1- télescopes de classe mètre est également de démontrer qu'une science révolutionnaire et des expériences stimulantes peuvent être entreprises en utilisant des télescopes plus petits, même à l'ère des télescopes grands et extrêmement grands.
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