Le relevé LOFAR DR3 détecte 13,7 millions de sources radio

Une équipe internationale d'astronomes utilisant le Low Frequency Array (LOFAR) a publié la carte radio basse fréquence du ciel la plus détaillée jamais produite, identifiant un nombre record de 13,7 millions de sources radio cosmiques. Publié le 23 février 2026, le LOFAR Two-metre Sky Survey Data Release 3 (LoTSS-DR3) fournit un recensement sans précédent des trous noirs supermassifs en croissance active à travers l'univers observable. Cet accomplissement monumental, dirigé par Timothy Shimwell de ASTRON et de l'Université de Leyde, représente plus d'une décennie d'observations et de traitement de données, offrant une perspective du cosmos radicalement différente de celle des télescopes optiques traditionnels.

Combien de sources radio ont été détectées dans le relevé LOFAR DR3 ?

Le relevé LOFAR DR3 a détecté environ 13,7 millions de sources radio cosmiques, cataloguant précisément 13 664 379 objets distincts à partir de mosaïques de Stokes à haute résolution. Cette publication de données constitue le relevé à basse fréquence le plus complet à ce jour, couvrant une vaste portion du ciel boréal et révélant des millions de trous noirs supermassifs et de galaxies à formation d'étoiles qui étaient auparavant invisibles pour des instruments moins sensibles.

L'ampleur de ce relevé est le résultat d'un immense réseau distribué composé de 38 stations LOFAR néerlandaises et de 14 stations internationales réparties à travers l'Europe, notamment au Royaume-Uni, en Allemagne, en France et en Italie. En utilisant une base qui s'étend sur près de 2 000 kilomètres, le réseau atteint une résolution et une sensibilité qui surpassent tous les efforts précédents en radioastronomie basse fréquence. Cela permet aux chercheurs de distinguer les jets individuels de trous noirs des émissions diffuses provenant d'amas de galaxies lointains, fournissant ainsi une feuille de route de haute fidélité de l'univers à haute énergie.

Que sont les trous noirs en « croissance active » dans le contexte de LOFAR ?

Dans le contexte de LOFAR, les trous noirs en « croissance active » sont des entités supermassives qui accrètent actuellement de la matière, un processus qui déclenche l'émission de puissants jets relativistes. Ces jets accélèrent des particules à des vitesses proches de celle de la lumière, les forçant à spiraler à travers des champs magnétiques et à émettre des ondes radio à basse fréquence que LOFAR peut détecter à travers des millions d'années-lumière d'espace intergalactique.

Selon Martin Hardcastle de l'Université du Hertfordshire, ces cartes radio permettent aux scientifiques d'observer des trous noirs à différents stades d'évolution. Contrairement à la lumière optique, qui peut être obscurcie par la poussière cosmique, les ondes radio traversent ces barrières, révélant l'interaction entre le trou noir et sa galaxie hôte. Le relevé a identifié une grande variété de systèmes, allant de sources jeunes et compactes à d'anciennes radiogalaxies dont les structures émettrices se sont étendues jusqu'à des proportions gigantesques, remodelant notre compréhension de la manière dont ces géants cosmiques influencent leur environnement.

Pourquoi le relevé radio du ciel LOFAR est-il important pour comprendre l'univers ?

Le relevé radio du ciel LOFAR est crucial car il retrace le flux d'énergie à travers l'univers en cartographiant les particules relativistes et les champs magnétiques dans l'espace lointain. En capturant 88 % du ciel boréal à des fréquences comprises entre 120 et 168 MHz, il révèle des phénomènes insaisissables tels que les collisions d'amas de galaxies, de faibles rémanents de supernovas et les interactions magnétiques entre les exoplanètes et leurs étoiles hôtes.

Les études sur les amas de galaxies ont particulièrement bénéficié des données de LoTSS-DR3. Andrea Botteon de l'INAF à Bologne rapporte que les cartes ont mis en évidence des ondes de choc géantes et des turbulences qui entraînent l'accélération des particules sur des régions s'étendant sur des millions d'années-lumière. Ces découvertes suggèrent que de tels processus à haute énergie sont beaucoup plus courants qu'on ne le pensait théoriquement. En fournissant un relevé uniforme et profond, LOFAR permet aux astronomes de lier les propriétés des trous noirs supermassifs individuels aux structures à grande échelle de la toile cosmique, offrant une vue holistique de l'évolution cosmique.

Surmonter les défis atmosphériques et informatiques

Un progrès scientifique de cette ampleur a nécessité des percées technologiques significatives pour atténuer les effets de distorsion de l'ionosphère terrestre. Cette couche électriquement chargée de la haute atmosphère agit comme une lentille dépolie pour les ondes radio basse fréquence, déviant et brouillant les signaux entrants. Le spécialiste des algorithmes Cyril Tasse de l'Observatoire de Paris a passé des années à perfectionner les techniques de calibrage et d'imagerie pour produire les images nettes et stables présentes dans cette publication. Ces nouveaux pipelines logiciels permettent au télescope de maintenir une haute résolution angulaire sur de vastes zones du ciel, garantissant que même le trou noir le plus lointain reste net.

Le volume colossal de données générées par le réseau a posé un second défi, tout aussi colossal, pour la collaboration internationale. Alexander Drabent de l'Observatoire d'État de Thuringe a noté que le projet a traité 18,6 pétaoctets de données brutes, nécessitant plus de 20 millions d'heures-cœur de temps de calcul. Cet effort a impliqué l'extraction de 13 000 heures d'observations à partir des archives et la distribution de la charge de travail informatique sur plusieurs installations de haute performance. Un tel exploit n'a été possible que grâce au LOFAR European Research Infrastructure Consortium (ERIC), qui mutualise les ressources de dix nations différentes.

Implications pour l'avenir de la radioastronomie

La publication du LoTSS-DR3 marque un point de transition pour l'astrophysique, ouvrant la voie à des relevés futurs encore plus sensibles. La collaboration prépare déjà la transition vers la mise à niveau LOFAR 2.0, qui devrait doubler la vitesse de balayage et améliorer considérablement la résolution. Cette mise à niveau permettra de retraiter les données existantes avec des détails encore plus fins, révélant potentiellement les structures internes des jets de trous noirs et les premiers stades de la formation des galaxies dans l'univers primitif.

Wendy Williams, scientifique au Square Kilometre Array Observatory (SKAO), souligne que cette publication de données est un jalon qui servira de feuille de route pour la prochaine génération de télescopes. Alors que le SKA commencera ses opérations dans les années à venir, les connaissances acquises grâce au recensement des trous noirs de LOFAR seront essentielles pour calibrer des sondages encore plus profonds dans l'histoire du cosmos. Pour l'heure, les 13,7 millions de sources identifiées dans ce relevé demeurent l'ensemble de données de référence pour les astronomes cherchant à comprendre les forces énergétiques qui ont façonné notre univers pendant des milliards d'années.

• Publication de données : LOFAR Two-metre Sky Survey Data Release 3 (LoTSS-DR3)
• Total des sources : 13 664 379 entités émettrices de radio
• Charge de traitement : 18,6 pétaoctets sur 20 millions d'heures-cœur
• Institutions principales : ASTRON, Université de Leyde, Université du Hertfordshire, INAF, Observatoire de Paris
• Découvertes clés : Jets de trous noirs supermassifs, ondes de choc d'amas de galaxies et signatures radio d'exoplanètes