Un radiotélescope non conventionnel et une méthode innovatrice d’analyse d’une « avalanche de données » ont permis à une équipe canadienne de recherche de révolutionner la manière dont les scientifiques détectent et comprennent certains des phénomènes les plus mystérieux de l’univers.

L’équipe du télescope CHIME a annoncé cette semaine la détection d’un nombre sans précédent de sursauts radio rapides (SRR) — brèves émissions d’ondes venues de galaxies lointaines et dont les origines sont encore inconnues et font l’objet de beaucoup de recherches théoriques.

Même s’il a été conçu à l’origine pour d’autres études cosmologiques, le télescope CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment – Expérience canadienne de cartographie d’intensité de l’hydrogène) est devenu le meilleur chasseur de SRR au monde, en bonne partie grâce au logiciel mis au point par Kendrick Smith, professeur à l’Institut Périmètre, et des membres de son équipe.

« C’est une nouvelle manière d’aborder la radioastronomie qui permet d’obtenir des résultats vraiment époustouflants à un coût relativement faible », a déclaré M. Smith, titulaire de la chaire Famille-Daniel- P.-James-E.-Peebles de physique théorique à l’Institut Périmètre. « C’est révolutionnaire sous plusieurs aspects. » [traduction]

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Avant la mise en service de CHIME, seulement quelques dizaines de SRR avaient été détectés depuis leur découverte il y a une dizaine d’années. CHIME a détecté 13 nouveaux SRR en seulement 2 mois après le début de sa première phase de prédémarrage, au cours de laquelle il ne fonctionne qu’à une fraction de sa pleine capacité. Ce rythme de détection jamais atteint auparavant permettra aux scientifiques d’étudier les causes et les effets de ces mystérieux sursauts.

L’équipe du télescope CHIME a rapporté ses constatations dans deux articles publiés cette semaine dans la revue Nature et a officiellement annoncé les résultats le 9 janvier à Seattle, à la réunion annuelle de la Société américaine d’astronomie.

Ce qui est particulièrement passionnant pour les astrophysiciens, c’est la détection par CHIME d’un « répéteur » — un SRR qui se produit plus d’une fois. Avant l’utilisation de CHIME, un seul répéteur avant été détecté parmi les 30 SRR connus, de sorte que ce nouveau répéteur confirme qu’il ne s’agit pas d’anomalies dans les données, mais fournit plutôt des indices sur les causes possibles des SRR.

Les théories abondent sur la nature et la source possibles des SRR — étoiles à neutrons, trous noirs, supernovas, etc. —, et l’on s’attend à ce que la précision avec laquelle CHIME trouve des SRR accélère les progrès accomplis en vue de résoudre le mystère de leur origine.

Situé à Penticton (C.-B.), le télescope CHIME a détecté un nombre sans précédent de sursauts radio rapides, dont l'origine demeure un mystère.[/caption]

Le logiciel principalement mis au point par Kendrick Smith et son équipe de plus en plus nombreuse à l’Institut Périmètre est au cœur des succès de CHIME. Ce logiciel procure l’incroyable précision requise pour détecter un sursaut d’une milliseconde dans un torrent de données traitées par une grappe de superordinateurs.

« On peut dire que CHIME est un télescope logiciel, a déclaré M. Smith. Nous avons fondamentalement transformé la radioastronomie de précision en un problème de logiciel. » [traduction]

À mesure que les réflecteurs en forme de demi-lune du télescope CHIME — situé dans une zone rurale de la Colombie-Britannique — balaient le ciel grâce à la rotation de la Terre, un téraoctet de données est déversé chaque seconde dans ses superordinateurs à refroidissement liquide. Selon Kendrick Smith, il s’agit d’une « avalanche de données » comparable à celles de tous les téléphones cellulaires d’Amérique du Nord. Et dans toutes ces données, le logiciel de CHIME doit détecter — en temps réel — un éclair fugace provenant d’une source située au-delà de notre galaxie.

Le projet CHIME a été rendu possible grâce à la collaboration pluridisciplinaire entre des chercheurs de l’Université McGill, de l’Université de Toronto, de l’Université de la Colombie-Britannique et de l’Observatoire fédéral de radioastrophysique exploité par le Conseil national de recherches du Canada (CNRC). Il est financé par de nombreux organismes subventionnaires (principalement la Fondation canadienne pour l’innovation, en partenariat avec les gouvernements de la Colombie-Britannique, de l’Ontario et du Québec).

« CHIME est une expérience merveilleuse, bien canadienne », a déclaré Neil Turok, directeur de l’Institut Périmètre. « Le télescope a été entièrement construit à un coût remarquablement faible par comparaison avec d’autres grandes expériences scientifiques comme le LHC. Et pourtant, on peut dire que c’est actuellement le radiotélescope le plus puissant au monde et qu’il possède des capacités absolument inégalées. » [traduction]

L’Institut Périmètre et le CNRC envisagent de profiter du succès de CHIME avec la création, annoncée en décembre, de 2 bourses postdoctorales conjointes pour de jeunes radioastronomes exceptionnels.

Les résultats de CHIME ouvrent la voie à de nouvelles investigations. Avec un éventuel instrument de détection encore plus puissant, les brefs sursauts venus de galaxies lointaines pourraient contribuer à notre compréhension globale du fonctionnement et de l’évolution de notre univers.

« C’est très enthousiasmant que le Canada soit vraiment à l’avant-garde mondiale dans ce segment particulier de l’astronomie, a déclaré Kendrick Smith. Nous espérons que CHIME nous aidera à résoudre le mystère de la nature des sursauts radio rapides. Bien d’autres mesures sont encore à venir. » [traduction]

CHIME résulte de la collaboration de plus de 50 scientifiques sous la direction de l’Université de la Colombie-Britannique, de l’Université McGill, de l’Université de Toronto et du Conseil national de recherches du Canada (CNRC). Le financement de 16 millions de dollars pour la construction du télescope a été fourni par la Fondation canadienne pour l’innovation ainsi que les gouvernements de la Colombie-Britannique, de l’Ontario et du Québec, avec des fonds supplémentaires de l’Institut Dunlap, du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, et de l’Institut canadien de recherches avancées. Le télescope est situé dans les montagnes de la vallée de l’Okanagan, près de Penticton, en Colombie-Britannique, à l’Observatoire fédéral de radioastrophysique du CNRC.