Comment les inventions radar de Martin Ryle ont révélé l’univers profond

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Sir Martin Ryle ne s’est pas contenté de regarder le ciel. Il l’a cartographié avec une précision qui n’existait pas avant que ses mains ne touchent l’équipement. Né à Brighton en 1918, il est décédé à Cambridge en 1984. Mais entre ces dates, il a changé l’astronomie pour toujours.

Il était avant tout un radioastronome. Le monde était habitué à chercher la lumière. Ryle cherchait des signaux. Des vagues invisibles. Statique du cosmos. Il a construit des systèmes pour les attraper. Il a ensuite utilisé ces systèmes pour localiser les sources radio faibles avec une précision surprenante.

Avant Ryle, la radioastronomie était une science floue. Il l’a rendu net. Il a observé les galaxies les plus lointaines connues à l’époque. Ce n’étaient pas que des points. Ils ont été confirmés, localisés et étudiés. Son travail a montré que l’univers était bien plus grand et plus actif que quiconque l’avait imaginé.

La connexion radar

Voici ce que les gens manquent souvent. Les découvertes de Ryle ne sont pas venues d’un télescope au sens traditionnel du terme. Ils venaient de la Seconde Guerre mondiale.

En 1939, il obtient un diplôme de physique à Oxford. Puis la guerre a commencé. Il a rejoint le Centre de recherche en télécommunications. Là, il conçoit des équipements radar. Pas pour repérer les bombardiers, mais pour comprendre le comportement des ondes radar.

Après la guerre, il a obtenu une bourse au laboratoire Cavendish de Cambridge. Il avait un nouveau travail : enquêter sur les sources radio extraterrestres. Il n’est pas parti de zéro. Il a utilisé ses connaissances en radar. Il a appliqué les principes de la synthèse radar à l’astronomie.

Le résultat fut le télescope de synthèse. Ce n’était pas un plat géant. C’était un tableau. Plusieurs antennes plus petites travaillant ensemble. Cela lui a permis de simuler un télescope de la taille de la ligne de base entre les antennes les plus éloignées. La résolution s’est considérablement améliorée. Des signaux faibles sont devenus visibles. Des galaxies lointaines sont apparues.

Un Nobel pour l’Invisible

La reconnaissance est arrivée tardivement mais lourde. En 1974, Ryle et Antony Hewish se partagent le prix Nobel de physique. Il s’agit du premier prix Nobel décerné spécifiquement pour la recherche astronomique. Le comité n’a pas seulement honoré une découverte. Ils ont honoré une méthode. Une façon de voir qui ne reposait pas sur des lentilles de verre ou de simples miroirs.

Ryle ne s’est pas contenté d’observer l’univers. Il lui a appris à se faire entendre clairement.

Sa carrière s’accélère rapidement. Il a été maître de conférences en physique de 1948 à 1959. En 1957, il devient directeur de l’Observatoire de radioastronomie Mullard. En 1959, il était professeur de radioastronomie. Le terrain lui appartenait.

Il a été élu membre de la Royal Society en 1952. Il a été fait chevalier en 1966. Ce n’étaient pas que des honneurs. Il s’agissait de la reconnaissance d’un changement de paradigme scientifique. Il a prouvé que les ondes radio étaient aussi précieuses que la lumière visible pour comprendre les structures cosmiques.

L’Astronome Royal

En 1972, il succède à Sir Richard Woolley en tant qu’astronome royal. Il a occupé ce poste jusqu’en 1982. Ce rôle est en grande partie cérémonial dans les temps modernes, mais à l’époque de Ryle, il avait du poids. Cela signifiait qu’il était le visage public de l’astronomie britannique. Il a plaidé pour le financement de la science. Il a réclamé de meilleurs outils.

Il était le neveu de Gilbert Ryle

Ryle n’a pas commencé par chasser les plus gros objets de l’univers. Ses premiers travaux étaient ancrés dans le quartier local. Il a étudié les ondes radio du Soleil. Il a suivi les taches solaires. Il a pointé ses instruments vers une poignée d’étoiles proches. Ce n’était pas un truc tape-à-l’œil. C’était fondamental.

Il a dirigé le groupe de radioastronomie de Cambridge tout au long du processus minutieux de cartographie de ces signaux. Le résultat fut le Troisième catalogue de Cambridge en 1959. Cette liste de sources radio faisait plus que simplement organiser les données. Il a fourni les indices qui ont conduit directement à la découverte du premier objet quasi-stellaire, ou quasar.

La percée de la synthèse d’ouverture

La cartographie de sources radio lointaines telles que les quasars nécessitait une nouvelle façon de voir. Les télescopes traditionnels ne pouvaient tout simplement pas résoudre les détails. Ryle a résolu ce problème avec une technique désormais connue sous le nom de synthèse d’ouverture.

Le concept était élégant dans sa simplicité. Au lieu de construire une parabole massive, il a utilisé deux radiotélescopes. En les déplaçant le long des rails et en modifiant la distance entre eux, il a collecté des données sous plusieurs angles. Lorsque ces données ont atteint l’ordinateur, les calculs ont fait le gros du travail. Le pouvoir de résolution est monté en flèche.

Au milieu des années 1960, il mit cette théorie en pratique. L’installation impliquait deux télescopes sur rails. À leur séparation maximale de 1,6 kilomètre (environ un mile), le système fonctionnait comme s’il s’agissait d’un seul télescope d’un diamètre de 1,6 kilomètre. Il s’agit d’une augmentation considérable de la clarté pour l’époque.

Trouver le Pulsar

Cet outil haute résolution ne servait pas uniquement à cataloguer les quasars distants. Ses applications locales sont immédiates. Le système a été utilisé pour localiser le premier pulsar.

Le pulsar lui-même avait été découvert en 1967 par Jocelyn Bell et son conseiller Antony Hewish du groupe de Cambridge. Ils ont détecté les signaux rythmiques. Mais pour comprendre d’où provenaient précisément ces signaux, ils avaient besoin d’une cartographie haute résolution. L’interféromètre de Ryle a fourni cette précision. Il a localisé l’emplacement, confirmant la nature de ces étranges horloges cosmiques.

Le passage des catalogues statiques à l’imagerie dynamique et synthétisée a tout changé. Cela a permis aux astronomes de voir l’univers avec une netteté qui était auparavant impossible. La méthode de Ryle n’a pas seulement amélioré les images. Cela a créé un nouveau langage pour observer le ciel.