L’ESA teste une nouvelle horloge à pulsars
Un pulsar se cache au plus profond de cette supernova en forme de bulle. Copyright : NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET - Université de Buenos Aires) et al ; A. Loll et al. ; T. Temim et al. ; F. Seward et al. ; VLA/NRAO/AUI/NSF ; Chandra/CXC ; Spitzer/JPL - Caltech ; XMM-Newton/ESA et Hubble/STScI, CC BY 4.0
04 avril 2019
Quand avez-vous consulté l’heure pour la dernière fois ? Il se peut que vous possédiez une montre ou qu’une horloge soit accrochée à votre mur. Avez-vous déjà pensé à quel point l’heure dont vous disposiez était précise ? Dans nos vies quotidiennes, connaître l’heure à la minute ou à la seconde près est amplement suffisant. Mais avez-vous déjà pensé aux chercheurs, aux ingénieurs ou aux astronautes ? Ces professionnels nécessitent en effet de connaître l’heure avec une précision absolue. Des scientifiques de l’ESA ont commencé à tester un nouveau type d’horloge à haute précision qui fait appel aux pulsars ! Baptisée « PulChron », elle mesure le temps à la milliseconde près, grâce aux impulsions radio émises par des étoiles à neutrons à rotation élevée !
Les étoiles à neutrons sont des objets incroyablement denses formés par l’effondrement du cœur d’une étoile après son explosion. Par rapport aux autres étoiles et planètes, les étoiles à neutrons sont relativement petites. Leur diamètre est de 10 à 20 km, et leur masse est plus dense que celle du Soleil ! Les étoiles à neutrons tournent parfois très rapidement sur elles-mêmes. Quand c’est le cas, nous les appelons des pulsars, et c’est ce que les chercheurs du projet PulChron cherchent à utiliser. Lors de sa rotation, un pulsar émet des faisceaux d’ondes radio que nous pouvons détecter sur Terre. Ce phénomène ressemble aux lumières clignotantes émises de manière intermittente par les phares. Ces faisceaux d’ondes radio sont si réguliers qu’ils pourraient constituer la base d’un système d’horloge à haute précision. C’est ce système que teste actuellement l’équipe de PulChron.
Voici le système PulChron, qui ne ressemble en rien à une horloge standard mais s'avère extrêmement précis. Copyright : ESA
Nous avons déjà inventé de très bonnes méthodes de mesure du temps. L’horloge atomique est l’une des meilleures. Les électrons contenus dans les atomes peuvent absorber ou relâcher des quantités très précises d’énergie. Cette énergie est relâchée sous forme d’onde lumineuse à une fréquence particulière. Le nombre d’ondes complètes émises chaque seconde nous permet de mesurer le temps, de la même manière que le nombre de mouvements par minute d’un pendule nous permet de connaître l’heure.
Les horloges atomiques peuvent s’avérer utiles sur des périodes de temps telles que des années, mais les horloges à pulsars comme PulChron peuvent être encore plus précises sur des plages de plusieurs décennies, un délai passé lequel les horloges atomiques individuelles peuvent présenter des dysfonctionnements. Cela signifie que les horloges à pulsars pourront être très utiles pour les futurs systèmes de navigation par satellite comme Galileo de l’ESA, pouvant requérir un calcul du temps incroyablement précis sur plusieurs années.
Le télescope Lovell de l’Observatoire de Jodrell Bank est l’un des radiotélescopes nous servant à observer les pulsars Copyright : Mike Peel ; Centre d'astrophysique de Jodrell Bank, Université de Manchester
Mais qu’adviendrait-il si les ondes radio d’un pulsar était modifiées, par exemple par les ondes gravitationnelles émises après un important événement cosmique ? Cela pourrait nous donner l’impression que la rotation du pulsar est accélérée ou ralentie. L’équipe de PulChron a pris ce phénomène au sérieux et utilise actuellement cinq immenses radiotélescopes pour observer non pas un, mais 18 pulsars !
À l’avenir, les horloges à pulsars seront peut-être plus fréquemment utilisées avec les horloges atomiques pour nous aider à mesurer le temps avec davantage de précision.
Les horloges à pulsars pourraient être utiles pour des systèmes de navigation par satellite comme Galileo de l’ESA. Copyright : ESA - P. Carril
Le saviez-vous ? Les pulsars ont été découverts en 1967 par une astronome britannique appelée Jocelyn Bell Burnell. Elle a initialement pensé qu'il s'agissait d'une forme de vie extraterrestre qui tentait de communiquer avec nous !
