Cherenkov Telescope Array Observatory CTAO (physique des astroparticules)

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Représentation du site hémisphère sud de CTA © CTAO

Le Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) sera le plus grand observatoire terrestre de nouvelle génération pour l'astronomie gamma de très haute énergie. CTAO sera composé de deux réseaux de télescopes : l’un déployé dans l'hémisphère sud sur le site d’observation astronomique de Paranal (Chili), opéré par l’Observatoire Européen Austral (ESO), et l’autre dans l'hémisphère nord sur l'île d’observation astronomique de la Palma (Iles Canaries, Espagne), opéré par l’institut d’astrophysique des Canaries (IAC). CTAO formera ainsi le premier observatoire terrestre couvrant l’intégralité du ciel. L’Observatoire sera établi en tant que European Research Infrastructure Consortium (ERIC), dont le siège se trouvera à Bologne (Italie). 

CTAO est une collaboration scientifique internationale visant la construction du Cherenkov Telescope Array (CTA), une infrastructure de recherche de pointe mondiale dans le domaine des astroparticules. Ses performances techniques devraient permettre des percées fondamentales dans le domaine de l'astrophysique des hautes énergies, mais aussi plus généralement en cosmologie et en physique fondamentale.

La conception du CTA est actuellement menée par un consortium de scientifiques et d'instituts du monde entier. Sa construction devrait démarrer en 2022. La première configuration du réseau de télescopes devrait coûter environ 330 millions d'euros. Son exploitation complète devrait être possible d’ici 2025 et devrait durer 30 ans. 

Le site de l'hémisphère nord est situé sur l'île de La Palma aux Canaries. Le site sud est situé à l'observatoire Paranal de l'Observatoire austral européen (ESO). 

Le plus grand observatoire terrestre pour l’astronomie gamma de très haute énergie

CTAO sera l'observatoire de rayons gamma à haute énergie le plus grand au monde. Ses deux réseaux de télescopes détecteront les rayons gamma avec une précision et une sensibilité sans précédent. CTA a, en outre, le potentiel unique d'offrir un terrain fertile de collaboration aux communautés de physique des particules et d'astrophysique du monde entier. Il offrira également à la communauté naissante de physique des astroparticules une véritable organisation de recherche internationale.

CTA détectera les rayons gamma de haute énergie de 20 gigaelectronvolts [GeV] à 300 teraelectronvolts [TeV] provenant de sources cosmiques. Il sera sensible aux accélérateurs cosmiques les plus puissants de l'univers. Le potentiel scientifique de CTA est très vaste, de la compréhension du rôle des particules cosmiques de haute énergie, du fonctionnement des trous noirs et des pulsars, à la recherche de la matière sombre. 

Le CTA représente également un défi informatique : le volume total de données à gérer par les archives de l'observatoire sera de l'ordre de 25 PB par an. Les images des sources de rayons gamma seront reconstruites à partir de l’observation de nombreuses « douches » de particules captées par les caméras des télescopes CTA. Les données, qui seront distribuées par le centre de données à Zeuthen (Allemagne), seront en libre accès.

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Prototype de LST (le LST-1), site de l’hémisphère nord, l'île de la Palma, Espagne © CTAO

Participation suisse

Depuis le début des années 2000, les Universités de Zurich et de Genève ainsi que l’EPFZ sont impliquées dans CTA. En raison de la position privilégiée qu’elle occupe dans la conception du projet, l’Université de Genève a pris, au début de l’année 2020, avec le soutien de la Confédération, la direction des efforts pour consolider la base d’utilisateurs en Suisse nécessaire à une éventuelle future adhésion de la Suisse à CTAO ERIC.

Sous la conduite de l’Italie, CTAO ERIC pourrait être établie à la mi-2022. Les Membres fondateurs en seraient l’Autriche, la République Tchèque, la France, l’Allemagne, l’Italie, la Pologne, la Slovénie, l’Espagne et l’ESO. La Suisse, dans un premier temps, prévoit de rejoindre CTAO ERIC au titre d’observateur fondateur. Au-delà du cercle des futurs membres de CTAO ERIC, des institutions au Japon, en Australie, au Brésil, aux USA et au Royaume-Uni notamment seront aussi impliquées dans la construction.

L'intérêt scientifique du CTA pour la Suisse et le monde est considérable, en ce qui concerne les techniques de production et d'analyse des données, y compris l'apprentissage automatique et les techniques d'imagerie modernes, et l'établissement de contacts avec des industries spécialisées qui pourraient participer à la construction de télescopes. 

Le SEFRI participe aux négociations en cours en vue de l’établissement de l’organisation CTAO ERIC, aux côtés des futurs Etats membres.

Contact

SEFRI, Xavier Reymond
Chef de la délégation suisse

SEFRI, Kevin Reymond
Délégué de la Suisse auprès du Board of Government Representatives

Université de Genève
Prof. Teresa Montaruli
Coordinatrice de la collaboration suisse CTAO

EPFZ
Prof. Adrian Biland
Délégué scientifique pour la Suisse

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