L’observatoire CTA : le futur de l’astronomie gamma

Le 12 février 2025, s’est déroulé la réunion inaugurale du Consortium Européen pour l’infrastructure de recherche CTAO (European Research Infrastructure Consortium ou ERIC) à Bologne, en Italie. CTA sera, au terme de sa construction, le plus grand observatoire au monde sensible aux rayons gamma, cette partie très énergétique du rayonnement électromagnétique, émise par une multitude de phénomènes cosmiques, par exemple dans les régions de formations d’étoiles, les restes de supernova ou encore les noyaux actifs de galaxies qui abritent des trous noirs massifs. « Cela donne un cadre juridique et de gouvernance à ce grand projet d’observatoire » explique Mathieu de Naurois, Vice-Chair du conseil de l’ERIC CTAO et chercheur CNRS au Laboratoire Leprince-Ringuet de l’École polytechnique.

Aujourd’hui, ces rayons gamma sont détectés par des satellites comme Fermi ou des télescopes au sol comme H.E.S.S., un observatoire situé en Namibie où le LLR joue également un rôle important. Si ces instruments ont contribué à ouvrir une nouvelle « fenêtre » sur l’Univers et de cartographier les premières sources de rayons gamma, CTA permettra de continuer cette exploration avec notamment plus de sensibilité, une meilleure résolution et un plus grand champ de vue.

Plus de 25 pays et 150 laboratoires et instituts (dont 13 en France) coopèrent dans ce projet d’ampleur, en cours de construction sur deux sites complémentaires : au Chili et sur les îles Canaries. Ces deux sites permettront de couvrir l’ensemble de la voûte céleste. Les rayons gamma ne seront pas détectés directement, lorsqu’ils arrivent sur la haute atmosphère terrestre, ils interagissent avec les atomes présents, créant une cascade de particules subatomiques qui produisent un bref éclair de lumière bleutée, un phénomène nommé effet Cherenkov. Cette lumière est captée par CTA, l’acronyme de Cherenkov Telescope Array.

Ces télescopes seront en effet disposés en réseau avec différentes tailles : des grands instruments (LST) seront sensibles à des phénomènes fréquents et dont l’énergie est relativement basse ; des petits télescopes (LST) pourront être réparties sur une vaste zone, pour améliorer les chances de capter les phénomènes de haute énergie qui sont plus rares ; les télescopes de tailles moyennes (MST) couvriront la gamme d’énergie intermédiaire. Le LLR participe actuellement au développement des NectarCAM, un des types de caméras qui équiperont ces télescopes.

*LLR : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France