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Auteur(s)
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François BIRAUD : Directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) à l’Observatoire de Meudon
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- NGUYEN-QUANG-RIEU : Directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) à l’Observatoire de Meudon
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’astronomie a depuis l’origine des temps passionné les hommes qui aspiraient à la découverte de l’Univers. Des progrès réels n’ont été réalisés que depuis l’invention de la lunette astronomique, au début du XVII e siècle. La radioastronomie, qui est une branche très jeune de l’astronomie, consiste à capter les ondes radioélectriques émises par les astres. L’émission radioélectrique d’origine extraterrestre, en provenance du centre de notre Galaxie, fut découverte de façon accidentelle dans les années trente par un ingénieur, Jansky, travaillant à la compagnie Bell Telephone. Cette émission radio sur onde décamétrique constituait une source de perturbation des liaisons radio étudiées par Jansky. Il fallut néanmoins attendre la fin de la Seconde Guerre mondiale pour que la radioastronomie prît un essor décisif avec l’avènement des antennes radar de plus en plus sophistiquées.
Après la détection du rayonnement radioélectrique du Soleil et des planètes ainsi que celle des étoiles, des nébuleuses gazeuses, des galaxies et des quasars, la radioastronomie a permis la découverte d’astres aussi inattendus que les pulsars engendrés par des étoiles à neutrons, objets dont l’existence avait été prédite par des calculs théoriques. Les radiosources peuvent émettre un spectre continu, résultant de l’accélération des électrons dans le champ électrostatique des ions ou dans un champ magnétique gelé dans le nuage de gaz. Elles peuvent également émettre un spectre de raies tel que celui de la raie 21 cm de l’atome d’hydrogène qui est le constituant le plus abondant du gaz interstellaire. Dans les années soixante-dix, l’exploration dans le domaine des ondes millimétriques a révélé dans la Voie lactée et dans des galaxies proches la présence de raies dues à de nombreuses molécules minérales et surtout organiques, analogues à celles constituant les briques élémentaires dans l’échafaudage des acides aminés.
Le tableau 1 donne la liste des catégories de radiosources ainsi que la nature du rayonnement émis. Nous décrirons tout d’abord la technologie la plus avancée utilisée en radioastronomie et passerons en revue les résultats acquis dans le domaine de l’astrophysique grâce à cette technique.
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2. Radiotélescopes
2.1 Principes généraux
2.1.1 Schéma d’un radiotélescope
Un radiotélescope est constitué (figures 2a et 3) d’une antenne qui transforme les ondes électromagnétiques incidentes en un signal électrique, d’un récepteur qui amplifie une bande de fréquence B de ce signal, limitée, et d’un détecteur qui mesure sa puissance.
Une radiosource est caractérisée à une fréquence ν par sa densité de flux S (ν ), exprimée en W · m– 2 · Hz –1. En fait on utilise son sous‐multiple le jansky (Jy).
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Le signal reçu est par nature un bruit, ce qui signifie que les énergies transportées par des bandes de fréquence disjointes s’ajoutent. Ce bruit est stationnaire et de statistique gaussienne. Nous supposerons de plus que sa densité spectrale énergétique est constante (bruit blanc) : s’il n’en est pas ainsi, on étudiera le spectre du signal en le découpant en bandes contiguës suffisamment étroites pour que la densité spectrale y soit constante 2.3.1.
Ces propriétés du signal justifient la formulation thermodynamique 2.1.3, toujours employée en radioastronomie.
HAUT DE PAGE2.1.3 Formulation thermodynamique
L’antenne, supposée adaptée, est électriquement équivalente, vue du récepteur, à une résistance...
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