F3 : L'Univers catastrophique transitoire

Notre capacité à étudier des phénomènes transitoires,  sur des échelles temporelle de la milliseconde à plusieurs années, a considérablement augmenté ces derniers temps. Ces progrès représentent un énorme potentiel de découvertes. A ce jour, la variabilité temporelle des objets astrophysiques n’a été explorée que très partiellement. Les satellites Fermi et Swift ouvrent la voie à hautes énergies, le premier en cartographiant l’ensemble du ciel toutes les 3 heures et le dernier grâce à sa capacité de réaction rapide à plusieurs longueurs d’onde.
 

Avec la construction d’imageurs dédiés à la surveillance globale et quotidienne du ciel en radio  (LOFAR, ASKAP, MeerKAT), optique (Pan-STARRS, LSST), infrarouge (Akari), rayons X (eRosita/SRG) et en gamma avec Fermi, il existe de nouvelles motivations pour explorer les sources transitoires. La découverte de transitoires rapides en constitue une, car cela pourrait représenter une nouvelle classe de sources explosives et/ou exotiques à des distances cosmologiques, comme la coalescence d’étoile à neutrons ou l’évaporation de trous noirs.
 

Lors de la prochaine décennie, la combinaison d’une sensibilité accrue, de champs de vue plus grands et des développements algorithmiques va ouvrir le domaine temporel à de nouveaux champs de l’astrophysique : des sursauts stellaires aux supernovae en passant par la naissance des trous noirs et des étoiles à neutrons, ou tous phénomènes explosifs connus ou voire même totalement inconnus. Des recherches en coïncidence avec des détecteurs de neutrinos et d’ondes gravitationnelles seront poursuivies à travers le monde. Les évènements cosmiques variables représente la nouvelle terra incognita de l’astrophysique du 21^ème siècle.
 

La radioastronomie dirige actuellement ces efforts. La science des sources transitoires a été reconnue comme projet clé pour les nouveaux télescopes LOFAR (Europe), ASKAP (Australie) et MeerKAT (Afrique du Sud), qui sont les précurseurs de l’énorme projet international SKA devant être construit à la fin de cette décennie. Le rayonnement radio synchrotron sonde avec une résolution angulaire inégalée les sources compactes explosives souvent associées à des éjections de particules relativistes. Ces observatoires permettent aussi de sonder leur rétroaction sur l’environnement immédiat.
 

 

 

Vue artistique d'une petite partie du réseau de télescope radio SKA 
(une décision au sujet de la sélection du site de SKA - Australie et/ou Afrique du Sud -
doit être prise dans les prochains mois).

 

 

 

Des améliorations algorithmiques pour la détection des transitoires seront primordiales afin d’utiliser pleinement les nouvelles capacités offertes par ces nouveaux télescopes radio.  De même, il sera aussi nécessaire d’innover dans le domaine du stockage  du volume considérable  de données attendu ou dans le domaine de l’imagerie en temps réel pour la détection des sources transitoires. Les équipes LOFAR sont actuellement au travail pour réaliser les développements de ces premières générations de logiciels. La caractérisation de ces transitoires, ainsi que leur identification à d’autres longueurs d’ondes,  représentent un autre challenge qu’il sera nécessaire d’accomplir afin de bien cerner une nouvelle réalité physique.

 

 

LOFAR est un radio télescope actuellement
en construction aux Pays Bas
et dans les pays voisins.

 

 

Image de la station LOFAR basse fréquence de Nançay en France