Mistral est un récepteur innovant à bien des égards. Les récepteurs de radio-astronomie sont généralement «mono-pixels», c’est-à-dire sensibles aux rayonnements provenant d’une seule direction. La création d’images panoramiques de la zone du ciel d’intérêt nécessite de longs scans avec le télescope. Une façon de surmonter cette limitation consiste à construire des récepteurs «multi-pixels», c’est-à-dire sensibles aux rayonnements provenant de plusieurs directions simultanément. Mistral emmène ce concept à l’extrême. Il contient un noyau ultra-froid composé d’une matrice de 415 détecteurs d’inductance cinétique (enfants), développés en collaboration avec CNR-IFN à Rome, et refroidi à une fraction d’un degré au-dessus de la température du zéro absolu, ou -273.15 degrés Celsius. «Il s’agit précisément de ce nombre élevé de détecteurs, combinés à un système optique spécifiquement développé, qui fait de Mistral un instrument extrêmement efficace et rapide pour l’imagerie à large champ de sources faibles et étendues», commente les commentaires Paolo de BernardisCoordinateur scientifique du récepteur de l’Université de Sapienza de Rome. Mistral a été installé en mai 2023 dans le foyer grégorien, situé au centre du grand plat SRT de 64 mètres de diamètre. La mise en service du récepteur a commencé peu de temps après et consistait en une série intensive de tests techniques et d’observation visant à intégrer le récepteur dans le système de télescope. Une équipe de chercheurs de l’INAF et de Sapienza a travaillé côte à côte dans le but d’apporter Mistral à sa performance maximale et de la mettre à la disposition de la communauté scientifique pour des observations régulières. «Commission», explique Matteo MurgiaDirecteur scientifique du récepteur pour INAF, «est normalement une phase de routine dans l’installation de nouvelles instruments. Cependant, cela devient un véritable défi dans le cas d’un récepteur à ondes millimétriques comme Mistral, ce qui nécessite que les performances du télescope soient poussées à tous les égards».
«Initialement, nous avons affronté et surmonté plusieurs obstacles liés à la cryogénie vraiment exceptionnelle du récepteur, obtenant enfin la température nécessaire à l’activation des enfants, c’est-à-dire, c’est-à-dire, à seulement 0,2 degrés au-dessus du zéro absolu« , Dit Elia BattistelliChef de projet du récepteur de l’Université de Sapienza de Rome.
À partir de septembre 2024, l’amélioration des performances de la surface active du SRT nous a permis d’atteindre la sensibilité requise pour calibrer l’instrument. Il a ensuite été possible de procéder à l’optimisation de l’alignement entre les optiques Mistral et celles de SRT.
L’équipe de mise en service a également travaillé sans relâche pour développer les procédures et les logiciels nécessaires pour pointer et se concentrer. Dans le même temps, INAF et Sapienza ont développé les procédures d’étalonnage et d’imagerie. Mistral était enfin prêt pour les observations «Première Lumière» de sources radio étendues. Trois objets célestes emblématiques ont été observés successivement: la nébuleuse d’Orion, le Radio Galaxy M87 et la Cassiopeia Remnant de Supernova A. Ces observations ont mis en évidence la polyvalence remarquable de Mistral et ont confirmé sa capacité à produire des images très détaillées d’objets célestes dans des contextes astrophysiques extrêmement divers.
« Le jalon atteint avec les premières images légères de SRT à 90 GHz », a commenté Isabella PaganoDirecteur scientifique de l’INAF, «marque une étape importante dans l’élargissement des horizons scientifiques de ce radiotélescope, démontrant ainsi sa capacité à fonctionner avec succès aux hautes fréquences radio pour lesquelles il a été conçu.» Avec la «première lumière» obtenue en observant ces objets cosmiques fascinants, cette première phase de tests techniques est conclue et une phase non moins importante de validation scientifique commence, visant à vérifier les performances de Mistral avec des sources de plus en plus faibles, pour s’assurer qu’elle est prête pour les nombreux défis scientifiques pour lesquels il a été conçu. Mistral abordera un large éventail de questions scientifiques, de la cosmologie et de la physique des grappes de galaxies à l’étude des noyaux galactiques actifs, de la structure des nuages moléculaires et de leur relation avec la formation d’étoiles dans les galaxies voisines et la voie laiteuse, et l’étude des corps célestes dans notre système solaire. Les activités de l’équipe de mise en service se poursuivent donc, dans le but de vérifier les performances de Mistral dans chacun de ces cas scientifiques et de mettre le récepteur à la disposition de la communauté scientifique dès que possible.
En décembre 2024, Mistral a été pointé le célèbre Nébuleuse d’Orion (également connu sous le nom de M42) au centre de la constellation d’Orion. Situé à environ 1350 années-lumière de la Terre, M42 est l’une des régions de formation d’étoiles les plus proches et se caractérise par hydrogène ionisé Excité par un groupe d’étoiles massives connues sous le nom de trapèze. M42 fait partie d’un vaste complexe de nuages moléculaires qui s’étend sur 30 degrés dans le ciel, et Mistral a observé sa partie centrale à une résolution angulaire de 12 secondes d’arc. La barre d’Orion est clairement visible dans l’image au sud, marquant une frontière nette entre la région de l’hydrogène ionisé et le nuage moléculaire ci-dessous. Des pics d’émission peuvent également être vus près des étoiles du trapèze et de la nébuleuse de Kleinmann – Low, un nuage moléculaire dense formant des étoiles qui héberge un groupe d’étoiles qui a subi un événement explosif dans le passé. L’émission de M42 visible à 90 GHz est un mélange presque égal de rayonnement à partir de l’hydrogène ionisé et celui de la poussière froide contenue dans le complexe de nuages moléculaires sous-jacent.
En février 2025, Mistral a observé La radio galaxie M87 Dans la constellation de la Vierge, dont le noyau actif contient un trou noir supermassif désormais célèbre, directement imaginé grâce à l’observation historique du télescope Horizon Event en 2019. La source radio entourant le M87 a une structure complexe, composée de lobes internes mesurant environ trente mille années-lumière (un peu au-dessus de la distance qui nous sépare de l’échelle du centre de la voie) entourée par un PLASMA externe à l’échelle. Ces structures sont le résultat de l’activité du trou noir central au cours des derniers millions d’années. Les lobes radio internes sont visibles dans l’image de Mistral – les structures les plus récentes encore alimentées par une paire de jets radio relativistes se propageant du trou noir central. L’observation de ces structures à de telles fréquences élevées fournit des informations nouvelles et précieuses sur les mécanismes physiques alimentant les particules de radiodiffusion à l’intérieur de la source.
Enfin, lors de la session d’avril 2025, Mistral a observé – à travers deux scanneaux d’environ une demi-heure chacun – le Supernova Remnant Cassiopeia a (CAS-A), l’une des sources radio les plus intenses du ciel, avec une taille angulaire d’environ 5 arcminues (environ un sixième le diamètre apparent de la pleine lune). La coquille de gaz en expansion est visible dans son intégralité et, grâce à la résolution angulaire de SRT à ces longueurs d’onde, il est possible d’apprécier les détails et les variations de luminosité de la structure filamentaire.
Marco Galliani
Istituto nazionale di astrofisica
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