VLA

Au cours des premiers centaines de millions d'années après le Big Bang, l'Univers était un océan sombre dans lequel s'allumaient les premières étoiles et les premiers trous noirs. Certains de ces trous noirs éjectaient d'étroits jets de plasma filant à une vitesse proche de celle de la lumière.

Au sous-sol du laboratoire, un aimant de 8 teslas bourdonne. À l'intérieur, tel une cloche dans un clocher, est suspendu un cylindre creux en cuivre, accordé sur une note unique. Si un axion, particule de matière noire, venait à passer à proximité, le cylindre répondrait par un tintement faible.

Un radiotélescope composé de milliers d'antennes ressemble à une oreille géante qui entend tout le ciel à la fois. Mais l'oreille ne sait pas dessiner d'image : il faut multiplier les signaux de chaque paire d'antennes, et dans un réseau de dix mille éléments, il y a déjà cinquante millions de paires.

La galaxie Mrk 590 se comporte comme un récepteur radio qui tantôt capte une onde, tantôt se perd dans le bruit. Son trou noir supermassif s'est allumé et éteint pendant des décennies, et les astronomes ont saisi chacune de ces « mises en marche ».

Les radiotélescopes scrutent le ciel comme des oreilles attentives : ils captent le murmure d'explosions lointaines, le grondement des galaxies, le crépitement des pulsars. Mais parfois, ils entendent un son qui ne figure dans aucun catalogue.

Quelque part dans les profondeurs de la Voie lactée, des impulsions radio éclatent de temps en temps – rares, régulières, comme les battements d'un métronome lointain. Ces transitoires radio à longue période ont été découverts récemment et ont immédiatement laissé les astronomes perplexes.

Les ondes gravitationnelles issues de la fusion de trous noirs résonnent comme des accords de basse, les pulsars marquent le rythme, et le rayonnement fossile nous parvient comme un écho du Big Bang. Mais il y a un acteur silencieux — la matière noire, dont la présence n'est révélée que par ses effets gravitationnels.

Un interprète enregistre une conversation de plusieurs heures. S'il tente de garder en tête tout le dialogue d'un bloc, il finira inévitablement par déformer les détails. C'est à peu près ainsi que fonctionnent les observatoires gravitationnels : ils écoutent la « conversation » de corps massifs qui se rapprochent en spirale.

La matière noire est une fenêtre invisible qui déforme la lumière des galaxies. C'est Vera Rubin qui l'a découverte, en remarquant que les étoiles se déplacent trop rapidement. Peut-être cette fenêtre est-elle faite d'axions – des particules des milliards de fois plus légères que l'électron, imaginées par [scientist:Roberto D.

Une loupe concentre la lumière du soleil en un point brillant. Si le verre présente un défaut minuscule, la tache lumineuse se déforme. C'est à peu près ainsi que fonctionne la lentille gravitationnelle : une galaxie massive courbe les rayons lumineux d'une source plus lointaine, créant une image agrandie et parfois déformée.

L'ionosphère, à 70 kilomètres d'altitude, agit comme un miroir géant pour les ondes radio. Les antennes terrestres y envoient en permanence un signal et écoutent la réflexion.

Les ondes gravitationnelles sont des ondulations du tissu de l'espace, comme les cercles à la surface de l'eau après qu'on y a jeté une pierre. Sur Terre, le trafic, les marées et les tremblements de terre les noient, un peu comme une tempête qui agite un lac et empêche de remarquer de faibles remous.

La recherche de signaux extraterrestres, c'est essayer d'entendre un murmure dans un stade assourdissant. Le télescope de Green Bank a écouté 70 000 étoiles, mais les 100 millions de sursauts détectés n'étaient que du bruit terrestre — téléphones, satellites, fours à micro-ondes.

La théorie de la gravité d'Einstein explique comment la masse courbe l'espace et le temps. Sa validité a été testée près de la Terre, mais les tests les plus extrêmes sont possibles à proximité des trous noirs, où les distorsions atteignent leur paroxysme.

Un orchestre dont les musiciens jouent dans des villes différentes, et dont le chef les entend avec un décalage d'une fraction de seconde. C'est à peu près ainsi que fonctionnent les réseaux de radiotélescopes comme le Very Long Baseline Array — une dizaine d'antennes, d'Hawaï aux îles Vierges, captent le murmure de galaxies lointaines.

Le télescope Fermi a enregistré pendant 17 ans le rayonnement gamma des noyaux actifs de galaxies abritant des trous noirs géants en leur centre. La lueur de leurs jets évoque une cacophonie chaotique : elle varie sans cesse.

Une immense loupe de gravité a agrandi une galaxie lointaine, et les astronomes ont plongé dans sa cuisine chimique.

Le 24 avril 2025, un tambour céleste a grondé au-dessus de l'Alaska. La lumière du soleil a éclipsé l'éclair, et les satellites ont raté le météore.

Les rayons cosmiques ne sont pas de la lumière, mais des particules chargées qui bombardent la Terre de toutes parts. La plupart sont des protons (noyaux d'hydrogène), mais on trouve aussi des noyaux plus lourds : hélium, azote, fer.

Si une énorme trou noir vit au centre d'une galaxie, elle chauffe le gaz qui tombe dessus à des températures incroyables. Ce gaz brille, et nous le voyons comme un quasar — le phare le plus brillant de l'univers. Mais comment mesurer la taille de la source lumineuse elle-même ?

L'amas globulaire M22 est un essaim dense de centaines de milliers d'étoiles, suspendu dans notre galaxie comme une ruche lumineuse.

Le ciel nocturne n'est plus aussi silencieux qu'avant. Des milliers de satellites défilent au-dessus de nos têtes, et chacun peut émettre des ondes radio par inadvertance, gênant les astronomes qui écoutent les galaxies lointaines. Pour comprendre ce bruit, des scientifiques ont pointé le radiotélescope 21CMA, en Chine, vers les passages des satellites Starlink.

Selon la théorie d'Einstein, les objets massifs provoquent une courbure de l'espace-temps, un peu comme une boule lourde déforme une feuille de caoutchouc. En accélérant, ils créent des ondulations — les ondes gravitationnelles, semblables aux cercles que fait une pierre jetée dans un étang.

La galaxie lointaine TXS 2005+403, située dans la constellation du Cygne, se comporte comme un phare dont le faisceau traverse un brouillard. La lumière de son noyau actif — la région où un trou noir supermassif chauffe la matière qui tombe vers lui — croise, sur son chemin vers nous, des nuages de gaz chargé dans notre Galaxie.

Dans l'épaisseur de la glace antarctique, à des profondeurs où la lumière du soleil ne parvient jamais, des antennes sont suspendues. Elles n'écoutent pas des sons, mais des ondes radio – et attendent le signal d'une particule presque impossible à attraper.

Autour de la jeune étoile MWC 480 tourne un disque plat de gaz et de poussière — comme un manège géant où, au lieu de chevaux de bois, ce sont des briques de construction pour planètes. Les radiotélescopes ont observé ce disque à différentes longueurs d'onde, du millimétrique au centimétrique, et ont vu où la poussière s'accumule et quelle est sa taille.

Le radiotélescope VLA a scruté la nébuleuse du Boomerang, un nuage gonflé par le vent d'une étoile à neutrons en rotation rapide. Sur les nouvelles images, des détails de la taille d'un disque lunaire dans le ciel sont apparus : un noyau allongé autour du pulsar et un long arc qui le contourne par le nord.

La lumière qui traverse des fentes étroites peut révéler des retards invisibles à l'œil. Dans une nouvelle expérience, des physiciens ont fait passer un faisceau laser à travers deux fentes simultanément et ont mesuré à quel point une partie de l'onde prenait du retard sur l'autre.

Une impulsion laser qui traverse un plasma est comme un coureur qui se fraye un chemin dans la foule. Il repousse les électrons, laissant derrière lui un canal raréfié, un peu comme la foule s'écarte devant un sprinteur.

Dans les nuages froids de gaz et de poussière où s'allument de nouvelles étoiles, les astronomes ont aperçu des structures étonnamment fines. Le télescope ALMA, qui observe dans le domaine millimétrique, a permis de voir plus de 323 filaments de poussière ultra-fins à l'intérieur de 121 amas massifs.

Dans la galaxie voisine du Grand Nuage de Magellan se trouve le système binaire A0538-66. Là, une étoile à neutrons — une boule minuscule de la taille d'une ville mais plus massive que le Soleil — tourne sur elle-même en 69 millisecondes.

Des radiotélescopes répartis sur toute la Terre captent les ondes provenant de trous noirs lointains. Mais deux télescopes très proches l'un de l'autre ne voient qu'une tache floue — les détails leur échappent. Habituellement, de telles paires sont jugées inutiles et écartées. À tort : même une tache floue recèle des indices.

Au centre d'un nuage de poussière cosmique, des astronomes ont découvert une étoile invisible. Elle est enveloppée d'un disque de gaz en rotation. Ce disque fonctionne comme une balance romaine : la vitesse du gaz à différentes distances du centre révèle la masse de l'astre. La règle est simple : plus on se rapproche du centre, plus le mouvement est rapide.

Pendant douze ans, les astronomes du radiotélescope LPA à Pouchkino ont écouté la même région du ciel — la direction de la galaxie 3C 33. Pendant ce temps, ils n'ont capté que six brefs signaux radio, chacun durant de une à quatre minutes.

Au cœur de nombreuses galaxies brille une balise invisible — un trou noir supermassif. Lorsqu'il absorbe de la matière, il projette dans l'espace un faisceau éblouissant de rayons gamma. Si ce faisceau pointe vers la Terre, les astronomes voient un blazar — un point brillant mais capricieux.

En 1181, les astronomes chinois et japonais ont consigné l'apparition d'une « étoile invitée », un astre brillant qui a brillé pendant six mois dans la constellation de Cassiopée avant de disparaître. Aujourd'hui, à cet endroit se trouve Pa 30, une nébuleuse avec une source centrale chaude qui éjecte de la matière à une vitesse de 16 000 km/s.

La Lune n'est pas seulement un satellite, c'est une cloche gravitationnelle en puissance. Lorsque des corps massifs entrent en collision, l'espace-temps tremble, et ce tremblement, les ondes gravitationnelles, fait vibrer tout ce qu'il rencontre.

À 8,58 mégaparsecs de nous, la galaxie spirale M51 enroule ses bras, tandis que le radiotélescope VLA, dans sa configuration la plus étendue, l'observe avec une résolution de 0,16×0,14 seconde d'arc. C'est comme si, depuis la Terre, on distinguait une pièce de monnaie à la surface de la Lune.