Chargé de Recherche LPCE / CNRS Orléans Nançay, une grande oreille à l'écoute de l'Univers Ismaël Cognard Chargé de Recherche LPCE / CNRS Orléans icognard@cnrs-orleans.fr

PLAN La Radioastronomie Présentation de la Station de Radioastronomie de Nançay le réseau décamétrique le radiohéliographe le grand radiotélescope Le grand radiotélescope Caractéristiques Les observations effectuées au radiotélescope SETI Les comètes Les galaxies et la cosmologie Les pulsars

la Radioastronomie Nançay

Nançay et ses environs vus par Cassini - vers 1750 - 1747 Louis XV charge Cassini de Thury de dresser une carte du royaume à l'echelle 1/86400: une ligne pour 100 toises (Quid 91)

la Station de Radioastronomie de Nançay vue par l'IGN -vers 1990 -

144 antennes hélicoïdales de 9m de haut, 5m de diamètre Réseau décamétrique 144 antennes hélicoïdales de 9m de haut, 5m de diamètre André Boischot 1975-78

Observation de Jupiter avec le réseau décamétrique sursauts “”millisecondes” gamme de fréquence 10-40MHz (1h30)

Radiohéliographe 2 branches en forme de T Nord-Sud et Est-Ouest

4ème plus grand instrument au monde équivalent à une parabole de 100m Radiotélescope 4ème plus grand instrument au monde équivalent à une parabole de 100m

Le radiotélescope Caractéristiques 200 x 35 m d'ouverture (equiv 94m diamètre) Couverture de 83% du ciel jusqu'à une déclinaison - 39° Instrument méridien temps de poursuite 1h (dec = 0°) Le nouveau système focal système grégorien double 2 cornets 1.1 - 1.8 Ghz 1.7 - 3.5 Ghz Récepteur rend = 1.4 °K / Jy at 1.4 GHz Tsys = 35 °K at 1.4 Ghz Instruments autocorrélateur de 8192 canaux, sur 50 MHz dédisperseur cohérent (pulsar timing)

La rénovation FORT ancien nouveau Conception d'un nouveau système focal pour le radiotélescope en collaboration avec le CSIRO (Australie) et GIAT industrie

La science au radiotélescope Système solaire (comètes, Jupiter) Etoiles évoluées, SETI, pulsars, ... Cinématique et dynamique de l'Univers Local

La programmation des observations

Search for Extra Terrestrial Intelligence SETI Search for Extra Terrestrial Intelligence message Drake 1974 Arecibo film ''Contact'' SerendipIV Dan Werthimer UC Berkeley

Observations SETI à Nançay Jean Heidmann François Biraud

Etude multi-longueur d'onde des comètes Observations radio de la molécule OH à 18cm

molécules dans la comète Hale-Bopp Evolution du taux de production de molécules dans la comète Hale-Bopp

La cinématique de l'univers local La relation Tully-Fisher la cartographie 3D des grandes structures la mesure de l'expansion Ho les vitesses particulières le champ de densité de masse totale et Wo

L'hydrogène dans une galaxie spirale : la raie radio à 21cm vitesse de rotation masse d'hydrogène vitesse ''cosmologique''

Relation Tully-Fisher vitesse rotation -> vraie distance avec V = Ho.d + Vpart détermination de Ho et de la vitesse particulière

et les observations à Nançay Le catalogue HI (KLUN) et les observations à Nançay plus de 6000 spectres de galaxies

cartographie des vitesses particulières dans une coupe de l'univers local

distribution des galaxies (masse lumineuse)

cartographie des vitesses distribution galaxies et distribution galaxies rapport masse noire/lumineuse distribution de la masse totale paramètre de densité de matière Wm

Les pulsars En 1054, les Chinois observent l'explosion d'une étoile  la nébuleuse du Crabe  un pulsar tournant en 33 millisecondes

Mort d'une grosse étoile... ...naissance d'une étoile à neutrons ! Une étoile massive (~10 soleils) explose violemment à la fin de sa vie c'est le phénomène de SUPERNOVA dont le résidu est une étoile à neutrons

UNE ETOILE A NEUTRONS

Etoile à neutrons + champ magnétique = PULSAR La rotation rapide de l'étoile peut entrainer deux faisceaux radio produits par le champ magnétique -> perception d'impulsions radio périodiques horloges cosmiques de grande stabilité

Les pulsars dans la Galaxie Galaxie M51

Distribution des périodes de pulsars

Les pulsars millisecondes Un pulsar dit “milliseconde” est un pulsar recyclé c'est un pulsar ordinaire qui est resté dans un système binaire et qui a bénéficé d'une réaccélération Il acquiert alors une stabilité de rotation exceptionnelle ... c'est une horloge ultra-stable aux confins de la Galaxie !

Chronométrie des pulsars c'est mesurer les temps d'arrivée des impulsions radio reçues sur Terre cela nécessite une horloge précise de référence une instrumentation spéciale pour intégrer le signal

(Navy Berkeley Pulsar Processor) NBPP 1998-... (Navy Berkeley Pulsar Processor) Pulsaroscope 1988-... Dédisperseur BON 2003-...

Observation du pulsar PSR B1713+07 avec NBPP

Le dédisperseur numérique BON (Berkeley Orléans Nançay)

Le dédisperseur numérique 1 poste maitre bi-processeur Athlon 1.2GHz, 2Go de mémoire 77 noeuds bi-processeur Athlon 1.2GHz, 1 Go de mémoire, 10G disque réseau Gigabit (bande passante 32Gigas) un disque RAID de 540Go système d'exploitation Linux, kernel 2.4.2

Résidus de temps d'arrivée pour les 2 pulsars millisecondes PSR B1821-24 et PSR B1937+21 (1937 : 219420141212 rotations en 11 ans à 1 obs tous les 3.6 jours)

malgré des problèmes de ''contingence matérielles'') Pourquoi étudier les pulsars millisecondes? (... ou pourquoi mesurer les temps d'arrivée de leurs impulsions radio pendant des décennies, malgré des problèmes de ''contingence matérielles'') Fond d'ondes gravitationnelles Structures du milieu interstellaire Théories de la Gravitation Amas globulaires / Potentiel gravitationnel de la Galaxie Dynamique du Système solaire Stabilité à long terme des échelles de temps Astrométrie et repères célestes Planètes extra-solaires Physique des pulsars

Stabilité à long terme des échelles de temps les pulsars ''sont'' les meilleures horloges à long terme ma montre se décale d'une seconde par jour... sa stabilité est de 1 / 24x60x60 ~ 10-5

Théories de la gravitation

electromagnétiques (radio) Fond d'ondes gravitationnelles d'origine cosmologique fond d'ondes gravitationnelles fond d'ondes electromagnétiques (radio) 10-32 seconde 300 000 years inflation accélération - décelération cordes cosmiques vibrantes émission d'ondes gravitationnelles Þ

Détection d'ondes gravitationnelles par chronométrie des pulsars Terre Espace-temps déformé par l'onde gravitationnelle Pulsar

du milieu interstellaire entre le pulsar et la Terre Le milieu interstellaire Octobre 1989 : passage d'un ''nuage'' du milieu interstellaire entre le pulsar et la Terre

Conclusion Grâce à des pionniers comme J-F Denisse, J-L Steinberg, J-E Blum, C. Couteret, etc..., la station de radioastronomie de Nançay et son grand radiotélescope ont fourni et fournissent toujours des données essentielles à la compréhension de l'Univers et de son devenir...