Alma, le plus grand observatoire du monde est au Chili

Par Kristelle Jung

Le plus grand radio-télescope du monde.

L'Atacama Large Millimeter/submillimiter Array est un radiotélescope géant observant les ondes millimétriques installé dans le désert d’Atacama dans le nord du Chili. Il est composé de 66 antennes d'un diamètre compris entre 7 et 12 mètres qui peuvent être écartées de 16 km à 150 m et qui fonctionnent en interférométrie. Pour obtenir les meilleures conditions d'observation, le site se situe sur le haut plateau de Chajnantor à environ 5 100 m d'altitude près de la ville de San Pedro de Atacama. ALMA est l'instrument le plus performant existant pour l'observation des nuages moléculaires dans lesquels naissent les étoiles qui ne peuvent être observés que dans les ondes millimétriques et submillimétriques. L'instrument est capable grâce à sa haute résolution d'étudier le processus de formation des planètes autour des jeunes étoiles. ALMA doit également observer les trous noirs supermassifs grâce à sa capacité à voir à travers les nuages interstellaire. Enfin ALMA permettra d'étudier comment se forment les galaxies.

La réalisation d'ALMA a pour origine trois projets développés respectivement par l’Europe, les États Unis et le Japon. Pour des raisons budgétaires, les projets ont été fusionnés au début des années 2000. Le développement d'ALMA a été pris en charge par l’Observatoire Européen austral (ESO) la National radiuo Astronomy Obesertvatory (NRAO) américaine et l’Observaoire astronomique national du Japon. Le cout total est d'environ 1,4 milliard de dollars. ALMA a été inauguré en mars 2013 mais il a fourni ses premières images dans une configuration incomplète à compter de fin 2011.

ALMA s'inscrit dans le domaine de la radio astronomique : l'étude de l'espace repose non seulement sur l'étude d'images acquises par les télescopes mais aussi sur l'étude des ondes (et en particulier du spectre) émises par les objets interstellaires. On parle de spectroscopie. Cette dernière est nécessaire afin de découvrir la composition de ces objets et de comprendre la manière dont ils se forment et évoluent. Ainsi, ce projet a pour but l'observation de différents phénomènes afin de mieux comprendre notre univers: Voici entre autres quels seront ses principaux sujets de recherche :

• •l'étude de l'univers jeune à travers l'observation de galaxies distantes ;
• •l'étude de la formation des étoiles à travers l'observation des nuages moléculaires  (comme par exemple celui d'Orion) ;
• •l'étude de la formation des planètes.
• •la recherche d’exoplanètes par astrométrie.  

l'étude du système solaire reposant sur l'étude des poussières et sur celle des atmosphères de différentes planètes comme Mars et Vénus (ce dernier sujet permettra par exemple de se faire une meilleure idée de leur dynamique atmosphérique ou encore de détecter une présence d'eau).

Caractéristiques

Pour avoir une puissance d'observation importante en radioastronomie il existe deux possibilités : soit un très grand radiotélescope tel que celui d’Arecibo  installé à Porto Rico à qui mesure 305 m de diamètre, soit un réseau de plusieurs antennes, c’est-à-dire un interféromètre comme le very Large Array au nouveau Mexique, ou celui du plateau de Bure dans les Alpes françaises. C'est la seconde option qui a été retenue pour la réalisation d'ALMA.

Le radiotélescope ALMA Atacama Large Millimeter/submillimiter Array c'est à dire Grand interféromètre millimétrique d'Atacama (Alma signifie également «âme»  en espagnol) est constitué de 66 antennes (54 de 12 m de diamètre et 12 de 7 m de diamètre)1 dont l'espacement est compris entre 16 km et 160 m2. Les antennes de 12 mètres pèsent 115 tonnes  et toutes les antennes peuvent résister à une température variant entre -20 °C et +20 °C3. Les antennes permettent des observations dans les domaines millimétrique et submillimétrique dans des fenêtres atmosphériques entre 80 et ~ 600 GHz. Un superordinateur corrélateur (en),   capable d’exécuter 66 billiards d'opérations par seconde, rassemble les données fournies par les différentes antennes.

Historique : Alma

À l'origine d'ALMA, il existe trois projets distincts : le Millimeter Array (MMA) américain, le Large Southern Array (LSA) développé par l'Europe et le Large Millimeter Array (LMA) développé par le Japon. Le Japon et l'Europe combinent en 1997 leurs projets qui ont des performances complémentaires. En 2003, les États-Unis rejoignent le projet. Chaque participant développe ses antennes avec des caractéristiques spécifiques (par exemple le Japon fournit des antennes de 12 mètres contre 16 mètres pour les autres participants) mais de manière à ce que les données collectées puissent être exploitées ensemble.

Le projet est mené par les trois principales organisations astronomiques des participants :

• •l’Europe est représentée par l’Observatoire Européen Austral
• •l'(European Southern Observatory : ESO) auquel l'Espagne adhère en 2006.
• •l’Amérique du Nord est représentée par la National Science Fondation (États-Unis) et le Conseil national de recherches (Canada) ;
• •le Japon participe au projet en apportant en nature sa contribution (12 petites antennes et le corrélateur)

La première antenne est transportée sur le site en novembre 2093, et l'observatoire est entré en service avec un tiers des antennes prévues le 3 octobre 2011 après la livraison, en juillet 2011, de la 16^e antenne. ALMA est inaugurée en mars 2013, mais les premières observations scientifiques ont débuté à la fin de l'année 2011

L'ordinateur chargé de collecter les données des antennes doit être capable d’exécuter 66 billiards d'opérations par seconde.

Budget

Le coût final de l'observatoire est de l'ordre d'un milliard d'euros, réparti entre l'Europe (37,5 %), les États-Unis et le Japon3. Les antennes représentent environ la moitié du coût total. Le budget initial de la phase 1 (réalisation de prototypes d'antennes) est estimé à 26 millions de dollars financés du côté américain et à 15 millions d'euros du côté européen. Le budget au début du projet en 2001 est évalué à 550 millions de dollars. En 2005, le surcoût était de l'ordre de 20 %.

Dès sa mise en service partielle en octobre 2011, l'ALMA permet d'observer deux galaxies en collision, à 70 millions d’années Lumière, dans la Constellation du Cordeau. 

Alma Observatory