Regardant dans les ombres cosmiques: Les télescopes BlackGEM se joignent à la chasse aux ondes gravitationnelles.

L'ensemble BlackGEM, composé de trois nouveaux télescopes situés à l'Observatoire de La Silla de l'ESO, a commencé ses opérations. Cette photographie montre les trois coupoles ouvertes des télescopes BlackGEM sous un ciel nocturne éblouissant à La Silla. D'autres télescopes de l'observatoire sont visibles en arrière-plan. Crédit : S. Bloemen (Université de Radboud)/ESO

L'ensemble BlackGEM, un système de trois nouveaux télescopes situés à l'Observatoire de La Silla de l'Observatoire européen austral (ESO), a commencé ses opérations pour détecter les ondes gravitationnelles causées par des événements cosmiques tels que la fusion de trous noirs et d'étoiles à neutrons.

Contrairement aux détecteurs tels que LIGO et l'interféromètre Virgo, BlackGEM peut localiser précisément ces phénomènes astronomiques en utilisant la lumière visible, améliorant ainsi notre compréhension de leurs processus, y compris la formation d'éléments lourds tels que l'or et le platine.

L'ensemble BlackGEM, composé de trois nouveaux télescopes situés à l'Observatoire de La Silla de l'ESO, a commencé ses opérations. Les télescopes balayeront le ciel du sud à la recherche des événements cosmiques qui produisent des ondes gravitationnelles, tels que la fusion d'étoiles à neutrons et de trous noirs.

Certains événements cataclysmiques de l'univers, tels que la collision de trous noirs ou d'étoiles à neutrons, créent des ondes gravitationnelles, des ondulations dans la structure du temps et de l'espace. Des observatoires tels que l'Observatoire Gravitationnel par Interférométrie Laser (LIGO) et l'interféromètre Virgo sont conçus pour détecter ces ondulations. Mais ils ne peuvent pas identifier leur origine très précisément, ni voir la lumière fugace qui résulte des collisions entre étoiles à neutrons et trous noirs. BlackGEM est dédié à scanner rapidement de vastes zones du ciel pour chasser précisément les sources d'ondes gravitationnelles à l'aide de la lumière visible.

Cette prise de vue par drone, prise à l'Observatoire de La Silla de l'ESO, montre un gros plan des coupoles ouvertes de l'ensemble BlackGEM. Les trois télescopes de 65 cm qui composent l'ensemble sont visibles à l'intérieur. Crédit : ESO

« Avec BlackGEM, nous visons à accroître l'étude des événements cosmiques avec à la fois des ondes gravitationnelles et de la lumière visible », déclare Paul Groot de l'Université de Radboud aux Pays-Bas, le chercheur principal du projet. « La combinaison des deux nous en dit beaucoup plus sur ces événements que l'un ou l'autre. »

En détectant à la fois les ondes gravitationnelles et leurs contreparties visibles, les astronomes peuvent confirmer la nature des sources d'ondes gravitationnelles et déterminer leur emplacement précis. L'utilisation de la lumière visible permet également des observations détaillées des processus qui se produisent lors de ces fusions, tels que la formation d'éléments lourds tels que l'or et le platine.

Cette image montre les trois télescopes de l'ensemble BlackGEM à l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili. Les télescopes peuvent balayer rapidement de vastes zones du ciel pour trouver une source ayant émis des ondes gravitationnelles détectées par LIGO et Virgo. Crédit : Zdeněk Bardon (bardon.cz)/ESO

À ce jour, cependant, seule une contrepartie visible à une source d'ondes gravitationnelles a jamais été détectée. De plus, même les détecteurs d'ondes gravitationnelles les plus avancés tels que LIGO ou Virgo ne peuvent pas identifier précisément leurs sources ; au mieux, ils peuvent réduire la localisation d'une source à une zone d'environ 400 pleines lunes dans le ciel. BlackGEM balayera efficacement de vastes régions à une résolution suffisamment élevée pour localiser de manière cohérente les sources d'ondes gravitationnelles à l'aide de la lumière visible.

Les trois télescopes constitutifs de BlackGEM ont été construits par un consortium d'universités : l'Université de Radboud, l'École d'Astronomie des Pays-Bas et l'Université catholique de Louvain en Belgique. Les télescopes ont chacun un diamètre de 65 centimètres et peuvent observer simultanément différentes zones du ciel ; la collaboration vise finalement à étendre l'ensemble à 15 télescopes, améliorant encore sa couverture de balayage. BlackGEM est hébergé à l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili, ce qui en fait le premier ensemble de ce type dans l'hémisphère sud.

Cette photographie montre un télescope BlackGEM assis à l'intérieur de sa coupole. L'ensemble BlackGEM, composé de trois télescopes de 65 cm, est situé à l'Observatoire de La Silla de l'ESO. Crédit : ESO

« Malgré le modeste miroir primaire de 65 centimètres, nous allons aussi profondément que certains projets avec des miroirs beaucoup plus grands, car nous profitons pleinement des excellentes conditions d'observation à La Silla », déclare Groot.

Une fois que BlackGEM identifie précisément une source d'ondes gravitationnelles, des télescopes plus grands tels que le Très Grand Télescope de l'ESO ou le futur Télescope Extrêmement Grand de l'ESO peuvent effectuer des observations de suivi détaillées, qui aideront à éclairer certains des événements les plus extrêmes dans le cosmos.

Cette image nocturne montre les trois télescopes de l'ensemble BlackGEM à l'Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili. Les Grand et Petit Nuages de Magellan sont visibles juste au-dessus des télescopes. L'ensemble BlackGEM peut rapidement balayer de vastes zones du ciel pour trouver une source ayant émis des ondes gravitationnelles détectées par LIGO et Virgo. Crédit : ESO

In addition to its search for the optical counterparts to gravitational waves, BlackGEM will also perform surveys of the southern sky. Its operations are fully automated, meaning the array can quickly find and observe ‘transient’ astronomical events, which appear suddenly and quickly fade out of view. This will give astronomers deeper insight into short-lived astronomical phenomena such as supernovae, the huge explosions that mark the end of a massive star’s life.

“Thanks to BlackGEM, La Silla now has the potential to become a major contributor to transient research,” says Ivo Saviane, site manager at ESO’s La Silla Observatory. “We expect to see many outstanding results contributed by this project, which will expand the reach of the site for both the scientific community and the public at large.”

This montage of drone and stationary footage shows the three telescopes of the BlackGEM array at ESO’s La Silla Observatory in Chile. This site lies at an altitude of 2400 meters in the Atacama Desert and gives astronomers pristine observing conditions. The BlackGEM array can quickly scan large areas of the sky to find a source that has emitted gravitational waves detected by LIGO and Virgo. The telescopes were built by a consortium of universities: the Netherlands Research School for Astronomy, KU Leuven in Belgium and Radboud University. Credit: ESO

The BlackGEM consortium comprises: NOVA (Netherlands Research School for Astronomy, the national Dutch alliance in astronomy between the University of Amsterdam, University of Groningen, Leiden University, and Radboud University); Radboud University, the Netherlands; KU Leuven, Belgium; the Weizmann Institute, the Hebrew University of Jerusalem and Tel Aviv University, Israel; the University of Manchester and the Armagh Observatory and Planetarium, UK; Texas Tech University, the University of California at Davis and the Las Cumbres Observatory, USA; the University of Potsdam, Germany; the Danish Technical University, Denmark; the University of Barcelona, Spain; and the University of Valparaíso, Chile.