Northern extended millimeter array

L'observatoire NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array) est un radiotélescope géant : un réseau d’antennes de 15 mètres de diamètre observant de manière synchronisée.

Avec ses 12 antennes positionnées dans différentes configurations et pouvant s’étendre sur des distances allant jusqu’à 1,7 km, NOEMA est le radiotélescope le plus puissant du genre dans l’hémisphère nord[1].

Situé à plus de 2 500 mètres d‘altitude sur le plateau de Bure dans les Hautes-Alpes françaises, l’observatoire est géré par l'Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM), un institut de recherche international en astronomie.

NOEMA est le successeur de l'Interféromètre du plateau de Bure. Ensemble avec le deuxième observatoire de l'IRAM, le télescope de 30 mètres, il fait partie du réseau global EHT (Event Horizon Telescope) qui a présenté en 2019 la première image d'un trou noir.

Pendant les observations, les antennes de NOEMA opèrent en réseau, une technique appelée interférométrie. Toutes les antennes NOEMA sont pointées vers une même source céleste. Les signaux ainsi reçus par chaque antenne sont combinés grâce à un super ordinateur, aussi appelé corrélateur. Celui-ci produit des images de la source astronomique d’une sensibilité et résolution exceptionnelles.

NOEMA fonctionne comme une caméra à objectif variable. En modifiant la configuration des antennes, les astronomes peuvent 'zoomer’ sur un objet céleste pour en observer les détails les plus petits. Plus la configuration est étendue, plus le zoom est puissant.

Dans sa configuration la plus étendue, NOEMA obtient une résolution spatiale de 0.1 seconde d'arc à 350 GHz. Autrement dit, la résolution spatiale de NOEMA est si élevée que ses antennes seraient capables de distinguer un smartphone à une distance de plus de 500 kilomètres.

Chaque objet cosmique émet différentes catégories de lumière, en fonction de sa composition et de sa température : lumière visible et ultraviolette mais également infrarouge ou ondes radio. Pour obtenir une compréhension complète d’un objet cosmique, l’astronomie moderne combine des observations à différentes longueurs d’onde.

Complémentaire à l’astronomie optique qui est surtout sensible à l’Univers chaud (les étoiles, typiquement quelques milliers de degrés Celsius), les radiotélescopes, tel que NOEMA, sondent l’Univers froid (autour de -250 degrés Celsius). Ils permettent ainsi d'observer la formation et l’évolution des galaxies, des étoiles, des planètes et des molécules interstellaires, “briques élémentaires” de la vie.

Au cours des 30 dernières années, les télescopes de l'IRAM ont réalisé des travaux pionniers dans le domaine de la radioastronomie. NOEMA a fourni des images d’étoiles naissantes et en fin de vie, de trous noirs aux confins de l’univers, formés peu après le Big Bang et de disques autour de jeunes étoiles, véritables berceaux de formation planétaire. NOEMA a observé la galaxie la plus lointaine connue à ce jour. NOEMA et le télescope de 30 mètres ont obtenu les premières images radio complètes et détaillées des galaxies proches et de leur gaz. NOEMA a aussi obtenu la première image d’un disque de gaz entourant un système d’étoile double (GG tau, Guilloteau et al. 1994). Par la suite, ses antennes ont capté pour la première fois une cavité dans un de ces disques, indice majeur pour l’existence d’un objet planétaire qui orbite autour de l’étoile et qui absorbe de la matière sur sa trajectoire (Piétu et al. 2011). Les observatoires de l’IRAM ont découvert un tiers des molécules interstellaires connues à ce jour (ApJ, 2018, Brett A. McGuire). Les deux observatoires sont à la recherche de molécules prébiotiques dans l’espace, éléments clés de la vie sur Terre.

NOEMA est le successeur de l'Interféromètre du plateau de Bure et géré par l'Institut de radioastronomie millimétrique(IRAM), dont les partenaires sont le Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en France, la Max-Planck-Gesellschaft (MPG) en Allemagne et l'Instituto Geografico Nacional (IGN) en Espagne.

Inauguré en 1989, l'observatoire est d'abord composé de trois antennes de 15 mètres de diamètre. Dans les années 90, s'ajoutent antenne 4 et 5, puis, en 2000, l'antenne numéro 6.

En 2012, l'observatoire entre dans une nouvelle ère. Le projet NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array) est lancé. Il prévoit de doubler le nombre d'antennes de six à douze ainsi que l'extension des voies sur lesquelles les antennes peuvent être déplacées. En septembre 2014, la septième antenne et première antenne NOEMA est inaugurée, l'observatoire change officiellement de nom en Observatoire NOEMA.

La huitième antenne suit en avril 2016[2], la neuvième en avril 2017[3], la dixième en septembre 2018[4] et la onzième en septembre 2020[5]. La douzième et, pour le moment, dernière antenne est en construction dans le hall de maintenance de l'observatoire.

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  Les antennes de l'observatoire NOEMA
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  Les antennes NOEMA sous le ciel étoilé
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  Les antennes NOEMA scrutent le ciel de nuit