Légende: Le pupitre de commande Jodrell Bank original avec vue sur le télescope Lovell. Crédit: Anthony Holloway.
La semaine dernière, nous avons jeté un coup d'œil au visage public de l'Observatoire de Jodrell Bank, le Discovery Center. Mais cette semaine, nous avons une visite des coulisses du cœur de cet observatoire impressionnant et historique.
Le Dr Tim O’Brien est directeur associé de l’observatoire de Jodrell Bank et lecteur en astrophysique à la School of Physics & Astronomy de l’Université de Manchester. Au début de notre visite des télescopes, de la salle de contrôle et des ordinateurs, il explique le rôle de Jodrell dans le développement historique de la radioastronomie. Le télescope Lovell, au cœur de l'observatoire, est aujourd'hui un bâtiment classé Grade 1 et à la pointe de la recherche scientifique actuelle, voire future.
Jodrell Bank était à l'origine le site du terrain d'essai du département de botanique de l'université. L'Observatoire a été fondé par Sir Bernard Lovell lorsque les interférences des tramways ont perturbé la recherche sur les rayons cosmiques qu'il effectuait à l'École de physique du campus principal de l'Université de la ville. Sir Bernard a déplacé son équipement radar sur le site en 1945 pour essayer de trouver des échos radio des traînées ionisées des rayons cosmiques, mais a plutôt fondé un tout nouveau domaine de recherche sur les météores.
Le télescope Lovell (à l'origine le Mark I) était le plus grand radiotélescope orientable au monde (76,2 m de diamètre) et le seul capable de suivre la fusée de lancement de Spoutnik 1 en 1957; c'est toujours le troisième plus grand au monde. En plus de suivre et de recevoir des données de sondes telles que Pioneer 5 en 1960 et Luna 9 en 1966, un programme continu de mises à niveau a permis à l'oscilloscope de mesurer les distances jusqu'à la Lune et Vénus et de rechercher des pulsars, des masques astrophysiques, des quasars et des lentilles gravitationnelles. Il a fourni les études les plus approfondies sur les pulsars dans les systèmes d'étoiles binaires et a découvert le premier pulsar dans un amas globulaire. Il a détecté la première lentille gravitationnelle et a également été utilisé pour les observations SETI. Maintenant sur sa troisième surface réfléchissante, un programme continu de mises à niveau l'a rendue plus puissante que jamais.
En 1964, le radiotélescope elliptique Mark II a été achevé. Il se dresse au milieu d'un champ, éclipsant le petit dôme d'observation qui abrite le télescope d'enseignement optique de Tim et entouré de cabanes d'après-guerre nommées d'après les recherches qui y ont été faites, donc l'une s'appelle Radiant (après les météores) et une autre Lune. Avec un axe majeur de 38,1 m et un axe secondaire de 25,4 m, le Mark II est principalement utilisé aux côtés du Lovell dans le cadre d'e-MERLIN (Multi Element Radio Linked Interferometer Network), le service national de radioastronomie du Royaume-Uni dirigé depuis Jodrell. Cela comprend jusqu'à 7 radios: le Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall et Pickmere. e-MERLIN a la ligne de base la plus longue (séparation des télescopes) de 217 km et une résolution meilleure que 50 milliarcsecondes, ce qui se compare au télescope spatial Hubble mais à la radio plutôt qu'aux longueurs d'onde visibles. La succursale de Manchester de Jodrell héberge également le nœud du centre régional du Royaume-Uni pour ALMA (le réseau Atacama Large Millimeter / sub-millimeter) au Chili.
Le télescope «42 pieds» se trouve à l'entrée du bâtiment principal qui abrite la salle de contrôle. La tâche principale des télescopes est de surveiller en permanence le pulsar au cœur de la nébuleuse du crabe (tout le temps au-dessus de l'horizon). À ce stade, Tim a montré son impressionnant tour de groupe consistant à démontrer mathématiquement que la lunette pointait effectivement sur le pulsar du crabe en calculant à partir de l'ascension droite du pulsar (05h 34m 31.97s) et de la déclinaison (+ 22d 00m 52.1s) où il se trouverait. le ciel à l'époque. Il a collecté plus de 30 ans de données, ce qui représente 4% de l’âge des pulsars, donnant des indices vitaux sur l’évolution des pulsars.
Légende: Dr Tim O’Brien en conversation avec le professeur Brian Cox et Dara O’Biain dans la salle de contrôle lors du Stargazing Live Crédit: Université de Manchester
Tim a eu la gentillesse de me permettre d'entrer dans la salle de contrôle, que les visiteurs du site ne voient pas souvent, bien qu'elle accueille la série annuelle Stargazing Live de la BBC TV, animée par le professeur Brian Cox et Dara O’Briain. Il illustre parfaitement le rôle historique et actuel de Jodrell en radioastronomie. Il s'agit d'un mélange merveilleusement britannique de technologies informatiques de pointe, d'équipements originaux des années 50 et de tous les points intermédiaires. Il y a d'énormes moniteurs à écran plat dans un coin qui affichent et peuvent contrôler chacune des lunettes, une horloge atomique aux côtés d'armoires en bois et en verre abritant des aiguilles qui secouent la pression de l'air, la vitesse du vent et les variations de température sur des rouleaux ou des disques de papier. Au centre de la pièce se trouve le pupitre de commande original en forme de fer à cheval des années 50.
La vaste fenêtre donne sur la lunette Lovell qui a été «garée» pendant ma visite tandis que le bol réfléchissant recevait une nouvelle couche de peinture, pointant directement vers le zénith avec les freins appliqués. Si les vents augmentent pendant une observation, le plat doit être soulevé et déplacé vers une cible plus haute dans le ciel. Si les vents atteignent 45 miles par heure, le plat doit être garé dans cette position verticale. Heureusement, cela ne se produit pas trop souvent. Une forte accumulation de neige pourrait déformer la forme du plat, il doit donc être renversé. La salle de contrôle est ouverte 24 heures sur 24, 365 jours par an. Toute la pièce a une quantité très satisfaisante de lumières clignotantes, de cadrans, de boutons et d'interrupteurs. Comme Tim le dit à juste titre "Vous avez besoin de beaucoup de lumières clignotantes."
Jodrell abrite un certain nombre de grappes informatiques polyvalentes et spécialisées. Depuis les années 1960, le Lovell et le Mark II sont régulièrement impliqués dans le VLBI (Very Long Baseline Interferometry) qui comprend des télescopes à travers l'Europe, la Chine et l'Afrique et peut également être lié au VLBA (Very Long Baseline Array) en Amérique pour créer un télescope le taille de la planète, capable de produire les images les plus nettes de toute l'astronomie. La salle VLBI abrite une vaste gamme de récepteurs et d'équipements d'enregistrement. Cela inclut un récepteur GPS, précis à 0,5 millisec, affectueusement connu sous le nom d'horloge totalement précise, bien qu'ils en aient de plus récents avec une précision de 25 nanosecondes et leur horloge atomique maser est précise à 1 partie sur 10 ^ 15 ou 1 seconde tous les 30 millions d'années! Les noms sont tout à fait la chose à Jodrell, cinq générateurs de signaux, utilisés pour convertir les fréquences dans le récepteur sont soigneusement étiquetés Sharon, Tracy, Nigel, Kevin et Darren.
Légende: Le télescope Mark II à Jodrell Bank. Crédit: l'auteur
Jodrell a été le pionnier de la connexion de radiotélescopes sur des centaines de kilomètres et a construit le réseau de fibres optiques dédié qui relie les sept télescopes e-MERLIN. Tim s'arrêta pour l'effet devant une porte bleue impressionnante et résistante qui était ornée de nombreux panneaux d'avertissement dramatiques et bourdonnait de façon inquiétante, avec sa main sur un levier de commande robuste. C'était la maison du corrélateur e-MERLIN, au centre des sept télescopes et au cœur du réseau, il doit être soigneusement protégé afin qu'il n'interfère pas avec les oscilloscopes radio sur place. Tim tapa sur le code d'entrée, tira sur le levier et le doux bourdonnement devint un rugissement assourdissant alors que nous entrions dans une pièce métallique, au froid avec la climatisation. Il y a d'énormes bouteilles de gaz dans le coin, prêtes à remplir la pièce en cas d'incendie. Au centre se trouve une armoire en verre fumé, de la taille d'une grande armoire contenant le concentrateur informatique avec des festons de câbles en fibre optique jaune reliés aux télescopes et apportant autant de données dans la pièce que les voyages sur le reste de l'Internet britannique combinés.
Jodrell emploie environ 40 personnes sur le site et plus de 100 autres travaillent au bâtiment Alan Turing de l'Université de Manchester. La liste des programmes de recherche du groupe couvre tous les aspects de l’astronomie, de l’étude du Big Bang à la découverte des exoplanètes. Ils ont utilisé des pulsars pour tester la théorie de la gravité d'Einstein pour laquelle ils ont reçu le prix de recherche EC Descartes. Ils ont développé des amplificateurs à faible bruit pour le vaisseau spatial Planck de l’ESA qui rendront compte de ses résultats de cosmologie l’année prochaine. Avec un réseau européen de radiotélescopes, ils utilisent des pulsars pour tenter la première détection des ondes gravitationnelles prédite par Einstein.
En ce qui concerne l'avenir, des travaux sont en cours aux côtés du bâtiment principal de contrôle pour la construction d'un nouveau bâtiment devant abriter le Bureau international de projet pour SKA (le Square Kilometer Array) qui sera situé en Afrique et en Australie, et qui, une fois achevé vers 2024, sera le plus grand radiotélescope du monde pour le 21e siècle. Alors que nous partons, je demande à Tim ce qu'il y aurait sur sa liste de souhaits pour l'avenir (tous les astronomes ont une liste de souhaits, n'est-ce pas?) Il aimerait voir un système comme SKA étendu pour couvrir l'hémisphère Nord et un futur télescope qui pourrait faire des observations en temps réel dans tout le ciel, ciblant instantanément des objets transitoires tels que les novae qui sont au centre de ses propres recherches. Je pense que Sir Bernard approuverait.
En savoir plus sur le Jodrell Bank Center for Astrophysics
