Pulsar Timing Array

Chronométrie d'un réseau de pulsars (Pulsar Timing Array)

Introduction



(French version)
Les pulsars sont des étoiles à neutrons magnétisées en rotation rapide et stable qui émettent un faisceau d'ondes électromagnétiques à la manière d'un phare. Les pulsars millisecondes sont considérés comme des horloges quasi parfaites et le chrnométrage ultra-précis de leur émission radio rend non seulement possible la compréhension du système pulsar lui-même mais aussi la détection d'ondes gravitationnelles dans la bande de fréquence du nanoHertz. Certains pulsars sont chronmétrés avec une précision inférieure à 100 ns sur une période d’observation d’une vingtaine d’années. 
 
Schéma d'un pulsar (© NRAO)

 

Les expériences PTA (Pulsar timing array), qui surveillent et mesurent les temps d'arrivée des impulsions provenant de pulsars millisecondes, ont été mises en place pour rechercher des signaux OG. Plusieurs processus physiques sont à l'origine d'écarts par rapport aux temps d'arrivée attendus des impulsions radio, dont les OG (les plus pertinents pour nous). Les sources les plus prometteuses dans la partie nanométrique du spectre des OG sont les binaires de trous noirs super-massifs (SMBHB) qui se forment par la fusion de galaxies massives. Les SMBHBs en orbite produisent un fond OG stochastique (OGS), des signaux individuels périodiques continus et des sursauts OG transitoires. Le OGS se manifeste comme un processus de bruit corrélé temporellement et spatialement dans les temps d'arrivée des impulsions.  Il existe d'autres sources potentielles de OGS dans la bande PTA : un réseau de cordes cosmiques, les fluctuations quantiques du champ gravitationnel amplifié par l'inflation et divers autres processus énergétiques dans l'Univers primitif tels que la transition de phase, la turbulence. Trois grandes collaborations mondiales PTA, NanoGrav (Amérique du Nord), European Pulsar Timing Array (EPTA) et PPTA (Australie) forment une PTA internationale qui est un consortium de consortiums.

Schéma de la détection d'onde gravitationnelle
par un réseau de pulsars (© D. Champion)


 

EPTA à l'APC



Le groupe PTA du laboratoire APC travaille en forte collaboration avec le LPC2E (Orléans) et la station de radioastronomie de Nançay dont le Grand RadioTelescope produit presque 50% des données européennes. Il participe à l'effort européen à travers la collaboration EPTA (European PTA) qui regroupe 5 radiotélescopes Nançay (France), Effelsberg (Allemagne), Jodrell Bank (Royaume-Uni), Westerbork (Pays-Bas) and Sardinia Radio Telescope (Italies). L'APC est également membre de la collaboration internationale IPTA (International PTA). La principale contribution de l'APC concerne les apsects d'analyse de données.

Liens

EPTA : http://www.epta.eu.org/
IPTA : http://www.ipta4gw.org/