L’équipe de l’Expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène (CHIME pour Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) — qui comprend Kendrick Smith et Ue-Li Pen, de l’Institut Périmètre — vient de se voir attribuer le Prix Brockhouse du Canada pour la recherche interdisciplinaire en sciences et en génie, pour ses contributions révolutionnaires à la chasse d’explosions lointaines appelées sursauts radio rapides.

La citation accompagnant l’annonce du prix qualifie l’équipe de CHIME de « l’une des plus grandes réussites canadiennes en astrophysique » et lui attribue le mérite d’avoir « permis d’approfondir considérablement nos connaissances sur certains des plus grands mystères de l’Univers ».

Remis chaque année par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le Prix Brockhouse du Canada « vise à reconnaître les réalisations d'excellentes équipes de chercheuses et chercheurs canadiens provenant de différentes disciplines, qui ont uni leur expertise et leurs efforts pour apporter une contribution importante dans les domaines des sciences naturelles ou du génie ». Il porte le nom du physicien canadien Bertram Brockhouse, lauréat d’un prix Nobel.

La citation accompagnant l’annonce du prix nomme 12 des principaux chercheurs de l’équipe du télescope CHIME, mais cette équipe est beaucoup plus nombreuse. Elle comprend Kendrick Smith, titulaire de la chaire Famille-Daniel-James-Peebles de l’Institut Périmètre, Ue-Li Pen, professeur associé à l’Institut Périmètre et professeur à l’Institut canadien d’astrophysique théorique de l’Université de Toronto, ainsi que d’autres chercheurs de l’Institut Périmètre.

Les sursauts radio rapides (SRR) sont de brefs éclairs de lumière, émis dans la bande des ondes radio du spectre électromagnétique, qui durent quelques millisecondes avant de disparaître sans laisser de trace. Leur origine est inconnue, leur occurrence est imprévisible, et leur détection était rare jusqu’à ce que l’équipe des SRR du télescope CHIME commence à les prendre en chasse.

Depuis la première détection d’un SRR en 2007, seulement quelques dizaines de SRR avaient été détectés avant la mise en service de CHIME en 2018. Situé au creux d’une vallée de Penticton, en Colombie-Britannique — loin des interférences dues à des signaux d’origine humaine —, CHIME est devenu un as de la détection de SRR, détectant 535 nouveaux SRR au cours de sa première année de fonctionnement, et plus de 1 000 à ce jour.

« Le télescope CHIME est devenu le plus grand chasseur de SRR au monde en transformant un problème de matériel en un problème de logiciel, déclare M. Smith. CHIME produit 1 000 fois plus de données qu’un radiotélescope traditionnel. Il semblait impossible d’exploiter une telle quantité de données, jusqu’à ce que l’équipe de l’Institut Périmètre réalise des percées algorithmiques. C’est à la fois très exigeant et extraordinairement satisfaisant de faire partie de cette réussite canadienne en astrophysique. » [traduction]

L’équipe a découvert que les SRR se répartissent en 2 catégories distinctes : ceux qui se répètent et ceux qui ne se répètent pas. L’équipe a identifié 18 sources produisant des SRR qui se répètent, alors que les autres n’apparaissent qu’une seule fois. Les répéteurs ont également un aspect différent, puisqu’ils durent légèrement plus longtemps et ont des fréquences radio plus focalisées que les SRR qui ne se répètent pas.

On peut lire dans la citation accompagnant le prix : « Ensemble, ce groupe d’éminents spécialistes a conçu et construit l’un des radiotélescopes les plus novateurs et les plus puissants au monde. Contrairement aux télescopes traditionnels, que l’on doit orienter mécaniquement pour pouvoir observer, chaque fois, une petite section du ciel, la technologie révolutionnaire mise au point par le groupe permet de générer chaque jour une image de l’ensemble de la voute céleste en traitant numériquement les informations reçues par un réseau compact de 2 048 capteurs radio pendant que la Terre tourne sur elle-même. »

Le prix souligne également le fait que l’équipe CHIME a créé « un milieu de formation progressif pour les étudiantes et étudiants, les stagiaires postdoctoraux et les attachées et attachés de recherche », dont des membres de groupes sous-représentés en physique. L’équipe CHIME comprend en tout plus de 50 scientifiques d’institutions canadiennes — l’Institut Périmètre, l’Université McGill, l’Université de la Colombie-Britannique, l’Université de Toronto et le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) — ainsi que d’universités des États-Unis et d’autres pays.

« L’équipe du télescope CHIME est un exemple parfait de la recherche en collaboration et interdisciplinaire à l’origine des avancées les plus substantielles en physique réalisées de nos jours », déclare Robert Myers, directeur de l’Institut Périmètre.

« CHIME a projeté le Canada à l’avant-garde de la radioastronomie, ouvrant de nouvelles avenues vers des vérités fondamentales à propos de notre univers. Nous sommes extrêmement fiers du rôle crucial que Kendrick Smith, Ue-Li Pen et d’autres chercheurs de l’Institut Périmètre ont joué dans le succès de CHIME. » [traduction]

Selon M. Smith, l’avenir s’annonce encore plus prometteur. L’équipe des SRR du télescope CHIME ajoutera bientôt en Colombie-Britannique, en Californie et en Virginie de l’Ouest des télescopes auxiliaires qui donneront à CHIME une meilleure résolution et permettront aux observateurs de déterminer plus facilement la galaxie d’origine d’un sursaut donné.

Un projet a été lancé pour la construction d’ici quelques années du télescope CHORD (Canadian Hydrogen Observatory and Radio-transient Detector – Observatoire canadien de l’hydrogène et détecteur de signaux radio transitoires), qui sera voisin du télescope CHIME (et environ 8 fois plus puissant que celui-ci).

« Si vous vous intéressez aux SRR, dit M. Smith, c’est au Canada que vous devez être maintenant. » [traduction]