En Bref

Fondé1986
Dates De Renouvellement1991, 1996, 2001, 2006, 2011
Membres46
PartisansFondation R. Howard Webster
Disciplines
Astrophysique de haute énergie (théorique et d’observation), Astrophysique de particules, Cosmologie physique (théorique, expérimentale et d’observation), Relativité numérique, Théorie des cordes

Quelle est la nature de l’Univers?

La cosmologie est à la base de certaines des plus grandes questions scientifiques. Comment l’Univers a-t-il commencé? Comment a-t-il évolué jusqu’à sa forme actuelle? Quelle est la nature de la matière sombre  et de l’énergie sombre ? Pouvons-nous concilier les mondes apparemment contradictoires de la mécanique quantique et de la relativité générale?

La quête de réponses à ces mystères fondamentaux nous aide à comprendre notre origine et notre devenir éventuel, et nous permet d’étudier la physique à des échelles trop grandes pour les laboratoires terrestres.

 

 

Notre approche singulière

Le programme Cosmologie et gravité de l’ICRA réunit certains des astronomes et des cosmologues les plus renommés de la planète. L’équipe internationale compte 45 experts de pointe dans des domaines comme la physique des objets compacts, la relativité numérique, la théorie des cordes et l’astrophysique des particules.

À dessein, le programme a une portée très large. Sa fondation repose sur la conviction que seule la mise en lien de spécialistes de la cosmologie physique, de physiciens des particules, de théoriciens de la gravité, d’observateurs de premier plan et d’instrumentalistes peut nous rapprocher de la résolution des questions les plus profondes sur l’origine et l’évolution de l’Univers. Cette association singulière et multidisciplinaire de la théorie et de l’observation donne lieu à un terreau fertile pour la création d’idées.

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Visualisation de la polarisation du fonds diffus cosmologique détectée par le satellite Planck de l’ASE sur une petite partie du ciel faisant 20o de large. Image : Agence spatiale européenne

Pourquoi ces recherches importent-elles?

Au 20e siècle, la physique était dominée par deux théories apparemment contradictoires : la mécanique quantique qui concerne principalement les particules subatomiques et la relativité générale qui décrit les systèmes à l’échelle cosmique. Aucune des théories ne fonctionne bien à l’échelle de l’autre et, jusqu’à présent, toute tentative d’unification a échoué. La quête d’une « théorie du tout » est l’un des problèmes irrésolus les plus importants de la physique.

Le programme Cosmologie et gravité de l’ICRA visait au départ l’élucidation de ce problème. Depuis il a pris de l’expansion et se penche sur d’autres questions irrésolues sur la formation des galaxies, la nature de l’énergie sombre et de la matière sombre, les propriétés des particules fondamentales et le comportement de la matière dans les environnements les plus extrêmes de l’Univers. Une meilleure compréhension de la nature de l’Univers peut nous aider à nous colleter avec la question de notre propre existence : s’agit-il du résultat d’une coïncidence extrêmement improbable ou bien est-ce que les lois physiques qui permettent notre existence sont inévitables?

En profondeur

L’équipe singulière de l’ICRA est en mesure d’exploiter les modèles et les hypothèses formulés par les théoriciens et de les mettre à l’essai à l’aide d’observations provenant de télescopes avancées, y compris des observatoires terrestres, emportés par ballon et satellitaires. Parmi leurs travaux, notons :

Théories du jeune Univers

Un des pôles de recherche importants du programme Cosmologie et gravité est de retracer l’évolution du jeune Univers, du Big Bang jusqu’aux cent mille premières années. Une partie de la lumière de cette période est toujours présente aujourd’hui. Connue sous le nom de fonds diffus cosmologique, on la trouve aux confins de l’Univers observable. Les membres de l’équipe ont recours à des outils comme le télescope spatial Planck ou la collaboration BICEP2 au pôle Sud pour mettre à l’essai les hypothèses actuelles sur cette période.

Par exemple, une équipe comptant le directeur du programme J. Richard Bond, le Boursier principal Barth Netterfield, le Boursier associé George Efstathiou et le conseiller Simon White a récemment publié une série d’articles qui a démontré, entre autres, que les premières étoiles ont vu le jour 140 millions d’années plus tôt que ce que l’on croyait. En outre, ils ont démontré que des observations qui semblaient soutenir l’existence d’ondes gravitationnelles d’un jeune Univers en expansion rapide sont probablement le résultat de la distorsion de la lumière par la poussière cosmique.

Le programme compte aussi de grands théoriciens, comme le Boursier principal Neil Turok. Son modèle cyclique novateur de la cosmologie, selon lequel on explique le Big Bang par une collision entre deux « mondes branaires » est une autre théorie de la formation du jeune Univers qui pourrait être mise à l’essai à l’aide de nouvelles observations.

Points de repère cosmiques

Un autre grand domaine de recherche met en jeu la recherche de points de repère cosmiques qui aident les chercheurs à mesurer avec plus d’exactitude la taille et la forme de l’Univers, ainsi que sa vitesse d’expansion. Parmi les chercheurs dans le domaine, notons : Victoria Kaspi, boursière de la Fondation R. Howard Webster, Ray Calbert, Boursier principal, Ingrid Stairs, Boursière principale, Wendy Freeman, Boursière associée et de nombreux autres. Les points de repère en question peuvent être des étoiles dont la luminosité varie à des intervalles prévisibles, comme des pulsars. En comparant la luminosité de ces étoiles à impulsions, les chercheurs peuvent déterminer rapidement à quelle vitesse elles s’éloignent l’une de l’autre.

Des explosions stellaires comme les supernovae sont telles des fournaises où des éléments plus lourds que le plomb voient le jour. Un relevé exhaustif des supernovae, réalisé à l’aide du télescope Canada-France-Hawaii, a produit de nouveaux résultats sur l’Univers en expansion et la distribution de la matière en son sein.

Astrophysique des particules

Le Canada possède une installation de recherche exceptionnelle : un laboratoire scientifique souterrain appelé le SNOLAB, situé deux kilomètres sous la surface dans la mine Vale Creighton, près de Sudbury, en Ontario (Canada). Cet emplacement souterrain protège l’équipement du rayonnement cosmique ubiquitaire à la surface de la Terre et permet plus facilement la détection de particules, comme des neutrinos. Des membres de l’ICRA, comme le Boursier principal Mark Chen, collaborent avec le SNOLAB pour en savoir davantage sur les neutrinos. Ces particules fantomatiques pourraient révéler des indices sur de plus grands mystères, y compris la nature de la matière sombre, l’absence d’antimatière  dans l’Univers contemporain et la validité du modèle standard  de la physique des particules.

Environnements extrêmes

La matière qui compose les étoiles à neutrons et les trous noirs est incroyablement dense et donne lieu à d’énormes champs magnétiques et à une immense force gravitationnelle. Des théoriciens comme le Membre distingué Werner Israel et le Boursier principal Matthew Choptuik créent des modèles mathématiques qui peuvent révéler ce qui arrive à la matière dans ces conditions extrêmes. En retour, ces résultats jettent de la lumière sur la nature de la gravité.

Instruments de prochaine génération

Les collaborations de l’ICRA se sont révélées essentielles pour la concrétisation de certains des plus grands projets scientifiques des dernières années. Par exemple, le Canada a récemment engagé 243,5 millions de dollars pour la construction du Télescope de trente mètres sur l’île de Mauna Kea (Hawaii). Ses miroirs seront deux fois plus larges que les plus grands télescopes en activité aujourd’hui et permettront aux chercheurs de sonder les coins les plus sombres de l’Univers. Les débuts de la participation du Canada à ce projet remontent à une réunion du programme Cosmologie et gravité tenue il y a plus de dix ans.

Des boursiers de l’ICRA sont à la barre du développement d’un nouveau radiotélescope révolutionnaire appelé Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) ou expérience canadienne de cartographie de l’hydrogène. CHIME observera les ondes radio à une longueur d’onde de 21 cm, et construira des cartes tridimensionnelles de l’Univers, sondera les mystères de la matière sombre, et recueillera des observations de pulsars et d’objets mystérieux de découverte récente appelés sursauts radio rapides. Le télescope, en construction près de Penticton (Colombie-Britannique), se compose de trois demi-cylindres d’acier stationnaires qui font chacun environ 100 mètres de long par environ 20 mètres de large. Au fil de la rotation de la Terre, le télescope balaiera le ciel, et recueillera et analysera des ondes radio à l’aide d’équipements électroniques sur mesure.

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Des boursiers du programme participent activement à la construction du radiotélescope révolutionnaire CHIME à Penticton (Colombie-Britannique) qui dressera des cartes tridimensionnelles de l’Univers

On a créé et manipulé l’antimatière en laboratoire. Elle se compose d’antiparticules qui ont la même masse que leur contrepartie dans la matière ordinaire, mais ont une charge opposée, ainsi que d’autres propriétés quantiques contraires, comme le spin. Quand une particule rencontre son antiparticule, elle s’annihile en formant parfois des neutrinos. Selon les théories principales, une quantité à peu près égale de matière et d’antimatière a dû être créée lors du Big Bang. Mais aujourd’hui, l’Univers se compose presque exclusivement de matière, une grande énigme irrésolue de la physique.

Le modèle standard est le « livre de recettes » traditionnel sur la façon de construire notre Univers. Il s’agit d’une théorie de la physique des particules qui contient quatre forces fondamentales – la gravité, l’électromagnétisme, la force nucléaire forte et la force nucléaire faible – et dix-sept particules subatomiques, y compris les quarks, les électrons, les photons et le boson de Higgs. Le modèle a extrêmement bien réussi à expliquer la plupart des phénomènes physiques observables. Toutefois, il n’explique que partiellement la gravité, telle que présentée par la relativité générale, et ne tient pas compte d’autres phénomènes, comme l’accélération de l’expansion de l’Univers (ce qui explique la nécessité de l’énergie sombre). On a proposé une série d’extensions destinées à rapprocher davantage le modèle standard des observations, y compris la supersymétrie et la théorie des cordes. De nombreux physiciens théoriciens et expérimentateurs ont pour objectif de cerner laquelle de ces solutions pourrait au mieux améliorer le modèle standard.

Articles notables

L. Kofman, A. Linde and A. Starobinsky, “Reheating after Inflation”, Physical Review Letters 73, 24 (Dec. 1994): 3195

V. Frolov and I. Novikov, Black Hole Physics, Springer Fundamental Theories of Physics series (1998).

Q.R. Ahmad et al, “Measurement of charged current interactions produced by 8B solar neutrinos at the Sudbury Neutrino Observatory,” Physical Review Letters 87, 7 (2001): 13 doi: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.071301

The Planck Collaboration, “Planck 2013 results. I. Overview of products and scientific results,” Astronomy & Astrophysics 571 (2014).

Fellows et Conseillers

Photo of J. Richard Bond

J. Richard Bond

Directeur du programme

Les travaux théoriques de J. Richard Bond s’étendent du très jeune au très vieil Univers. Il a réalisé des travaux influents dans plusieurs domaines : nature et comportement de la matière…

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Diplômé

Lars Bildsten

Boursier associé

Université de Californie, Santa Barbara

États-Unis

Raymond G. Carlberg

Boursier principal

Université de Toronto

Canada

Mark C. Chen

Boursier principal

Université Queen's

Canada

Matthew W. Choptuik

Boursier principal

Université de la Colombie-Britannique

Canada

Andrew Cumming

Boursier associé

Université McGill

Canada

Matt Dobbs

Boursier principal

Université McGill

Canada

George P. Efstathiou

Boursier associé

Université de Cambridge

Royaume-Uni

Wendy Freedman

Boursière associée

Université de Chicago

États-Unis

Carlos S. Frenk

Boursier associé

Université de Durham

Royaume-Uni

Daniel Green

Boursier associé

University of California, Berkeley

États-Unis

Mark Halpern

Boursier principal

Université de la Colombie-Britannique

Canada

Gary Hinshaw

Boursier principal

Université de la Colombie-Britannique

Canada

Henk Hoekstra

Boursier associé

Université de Leyde

Pays-Bas

Gilbert Holder

Boursier principal

Université de l'Illinois à Urbana-Champaign

États-Unis

Werner Israel

Boursier émérite

Université de Victoria

Canada

Shamit Kachru

Boursier associé

Université Stanford

États-Unis

Nicholas Kaiser

Boursier associé

Université d’Hawaii

États-Unis

Renata Kallosh

Boursière associée

Université Stanford

États-Unis

Victoria M. Kaspi

Boursière de la Fondation R. Howard Webster

Université McGill

Canada

Luis Lehner

Boursier principal

Institut Perimeter de physique théorique

Canada

Andrei Linde

Boursier associé

Université Stanford

États-Unis

Arthur B. McDonald

Boursier associé

Université Queen's

Canada

Robert C. Myers

Boursier principal

Institut Perimeter de physique théorique

Canada

Julio F. Navarro

Boursier principal

Université de Victoria

Canada

Barth Netterfield

Boursier principal

Université de Toronto

Canada

John A. Peacock

Boursier associé

Université d'Édimbourg

Ue-Li Pen

Boursier principal

Université de Toronto

Canada

Harald P. Pfeiffer

Boursier

Université de Toronto

Canada

Frans Pretorius

Boursier associé

Université de Princeton

États-Unis

Scott Ransom

Boursier associé

National Radio Astronomy Observatory

États-Unis

Joseph Silk

Boursier associé

Université d’Oxford

Royaume-Uni

David Spergel

Boursier associé

Université de Princeton

États-Unis

Ingrid Stairs

Boursier principal

Université de la Colombie-Britannique

Canada

Alexander S. Szalay

Boursier associé

Université Johns Hopkins

États-Unis

Neil Turok

Boursier principal

Institut Perimeter d’astrophysique théorique

Canada

William G. Unruh

Boursier principal

Université de la Colombie-Britannique

Canada

Ludovic Van Waerbeke

Boursier principal

Université de la Colombie-Britannique

Canada

Matias Zaldarriaga

Boursier associé

Institute for Advanced Study

États-Unis

Conseillers

Roger Blandford

Conseiller

Université Stanford

États-Unis

Richard S. Ellis

Conseiller

University College London, European Southern Observatory

Allemagne

Eva Silverstein

Conseillère

Université Stanford

États-Unis

Scott D. Tremaine

Président du comité consultatif

Institute for Advanced Study

États-Unis

Simon White

Conseiller

Institut Max Planck d'astrophysique

Allemagne

Programme Chronologie

Lancement du programme

L’ICRA lance le programme Cosmologie sous la direction de William

Nouvelle vision de l’intérieur des trous noirs

Le Boursier principal de l’ICRA Werner Israel (Université de Victoria)

Stephen Hawking se joint à l’ICRA

Le physicien de renommée mondiale Stephen Hawking se joint à

Présentation à l’ICRA d’un article classique en cosmologie

À la réunion annuelle du programme Cosmologie et gravité de

Le programme transforme la recherche en cosmologie au Canada

Le programme fait l’objet d’un examen par un groupe d’experts

Découverte d’une orbite planétaire chaotique

Le directeur du programme Scott Tremaine (Université Princeton) découvre qu’une

Publication de Black Hole Physics

Le Boursier principal de l’ICRA Valeri Frolov (Université de l’Alberta)

Les D-branes font avancer la théorie des cordes

Le Boursier associé Robert Myers découvre un effet remarquable —

Les résultats du projet BOOMERanG font la une de par le monde

L’équipe du projet BOOMERanG publie les résultats de son vol

Les neutrinos ont une masse

Le Boursier de l’ICRA Mark Chen fait partie de l’équipe

Imager détecte les « points chauds » de l’Univers

Le Cosmic Background Imager (CBI), situé en altitude dans les

BOOMERanG vole encore

Le Boursier principal de l’ICRA Barth Netterfield (Université de Toronto)

Le Cosmic Background Imager analyse de nouvelles données

Des chercheurs de l’ICRA continuent à travailler à la reconfiguration

Première simulation de la fusion de trous noirs

Le Boursier de l’ICRA Frans Pretorius (Université Princeton) produit les

Prédiction de la vitesse de trous noirs fusionnés

Le Boursier de l’ICRA Frans Pretorius (Université de Princeton) réalise

Une supernova lointaine aide les scientifiques à étudier l’énergie sombre

Le Boursier principal de l’ICRA Raymond Carlberg (Université de Toronto)

Simulation de la naissance violente d’une galaxie

Le Boursier principal de l’ICRA Hugh Couchman (Université McMaster) et

Découverte du recyclage cosmique

La boursière de la Fondation R. Howard Webster, Victoria Kaspi

Confirmation de l’accélération de l’expansion de l’Univers

Les Chercheurs Ludovic Van Waerbeke (Université de la Colombie-Britannique) et

Première publication des résultats du télescope Planck

Le télescope Planck de l’Agence spatiale européenne publie ses premiers

Amélioration des simulations de galaxies

Les Boursiers Julio Navarro (Université de Victoria) et Hugh Couchman

Mesure de la formation des premières étoiles par l’étude des galaxies

À l’aide du nouveau réseau millimétrique-submillimétrique d’Atacama (ALMA), le plus

Découverte d’un système stellaire triple

Les Boursières principales Ingrid Stairs (Université de la Colombie-Britannique) et

Les résultats de Planck démontrent que les étoiles sont nées plus tard que ce que l’on croyait

Le satellite Planck de l’Agence spatiale européenne réalise les mesures

1986

Lancement du programme

L’ICRA lance le programme Cosmologie sous la direction de William Unruh (Université de la Colombie-Britannique). Le programme cherche à comprendre la création et l’évolution de la structure de l’Univers. Pour ce faire, ils visent à faire avancer la théorie quantique de la gravité et d’autres domaines, autant d’ingrédients essentiels à la génération et à l’évolution de l’espace-temps, et exploiter ces nouvelles données pour formuler des prédictions sur les premiers micromoments du Big Bang. En outre, ils désirent mettre au point des expériences et réaliser des observations pour mettre à l’essai ces prédictions. Parmi les questions fondamentales qui sous-tendent ces recherches, notons : quel est l’âge de l’Univers? Et quelle est sa masse? Ces travaux tirent profit de nouveaux développements dans divers domaines, notamment : mathématiques pures et appliquées, statistiques, informatique et philosophie, et physique et astronomie.

Honneur: Phil Plait / Flickr

1990

Nouvelle vision de l’intérieur des trous noirs

Le Boursier principal de l’ICRA Werner Israel (Université de Victoria) découvre que la déformation de l’espace-temps près de la singularité d’un trou noir ne vibre pas nécessairement frénétiquement pour attraper et détruire tous les objets à proximité. De concert avec son équipe, il découvre que la déformation peut plutôt croître doucement et continuellement de façon « nulle », de sorte que des signaux lumineux peuvent raser le bord de la singularité sans se faire attraper. Ces travaux mènent à des recherches de suivi par d’autres qui suggèrent que la singularité à l’intérieur d’un trou noir peut être chaotique quand le trou est jeune, mais évoluer rapidement en une variété calme avec le temps.

Honneur: Wikimedia

Stephen Hawking à NASA

1992

Stephen Hawking se joint à l’ICRA

Le physicien de renommée mondiale Stephen Hawking se joint à l’ICRA à titre de Boursier associé au sein du programme Cosmologie et gravité. Il présente une conférence commanditée par l’ICRA à l’Université de l’Alberta sur l’avenir de l’Univers. Il partage la scène avec les Boursiers de l’ICRA Werner Israel et Don Page. Hawking visite Edmonton avant de participer à une conférence internationale en l’honneur d’Israel, son proche collaborateur.

Honneur: Équipe science NASA/WMAP

Illustration de l’expansion de l’Univers jusqu’au début de l’inflation, réalisée à l’aide du satellite WMAP, lancé en 2001

1994

Présentation à l’ICRA d’un article classique en cosmologie

À la réunion annuelle du programme Cosmologie et gravité de l’ICRA, les Boursiers associés de l’ICRA Lev Kofman (Institut canadien d’astrophysique théorique) et Andrei Linde (Université Stanford) présentent leur article classique « Reheating After Inflation » pour la première fois. Cet article demeure l’un des plus cités à ce jour dans le domaine et présente une nouvelle compréhension des événements qui se sont produits dans les tout premiers instants de l’Univers.

1996

Le programme transforme la recherche en cosmologie au Canada

Le programme fait l’objet d’un examen par un groupe d’experts internationaux et son mandat quinquennal est reconduit. Les examinateurs jugent que le programme a transformé la recherche en cosmologie au Canada depuis sa fondation il y a dix ans. Pendant cette période, le programme a mis l’accent sur deux spécialités apparentées, mais distinctes : la cosmologie physique – l’application des lois de la physique pour étudier l’origine et l’évolution de l’Univers; et la gravité quantique – l’effort pour marier la théorie de la relativité générale d’Einstein avec la mécanique quantique. Le Canada se classe troisième sur le plan mondial en cosmologie théorique, après les États-Unis et le Royaume-Uni, et les examinateurs écrivent que c’est principalement grâce au soutien et aux encouragements de l’ICRA.

1996

Mise au point d’un code de simulation cosmologique

Le Boursier principal de l’ICRA Hugh Couchman (Université McMaster) publie la première version de son code de simulation cosmologique appelé Hydra (en anglais.)  Hydra aide les scientifiques à mettre au point des modèles numériques réalistes de la formation des structures cosmiques, comme les galaxies et la première génération d’étoiles. Son utilisation courante se répand partout sur la planète.

1996

Scott Tremaine devient directeur

Scott Tremaine (Université Princeton) succède à William Unruh à titre de directeur du programme. Tremaine est vu comme l’un des meilleurs astrophysiciens théoriques au monde. Sous sa gouverne, le nom du programme devient Cosmologie et gravité, pour refléter plus justement la diversité de ses recherches, et les boursiers adoptent un plan ambitieux pour élargir et diversifier l’approche du programme destinée à comprendre le cosmos.

1997

Découverte d’une orbite planétaire chaotique

Le directeur du programme Scott Tremaine (Université Princeton) découvre qu’une planète de découverte récente autour d’une étoile appelée 16 Cyg B a une orbite hautement irrégulière et présente une théorie pour en expliquer la cause. Tremaine et ses collègues suggèrent que l’étoile compagnon de cette étoile, 16 Cyg A, exerce une force gravitationnelle constante qui modifie l’orbite de la planète. Ils postulent que des planètes en orbite dans un système binaire pourraient parfois entrer en collision avec l’étoile primaire.

1998

Publication de Black Hole Physics

Le Boursier principal de l’ICRA Valeri Frolov (Université de l’Alberta) et Igor Novikov publient l’ouvrage, Black Hole Physics, qui présente un résumé des résultats issus de décennies de recherche théorique sur l’existence éventuelle des trous noirs – des objets dont la force gravitationnelle est si grande que rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper. L’étude de la physique des trous noirs nous a permis de rehausser notre compréhension de l’espace, et aussi du temps et de la gravitation.

Honneur: Glenn Starkman

Si l’Univers est plus petit que la sphère de la dernière diffusion (origine du fonds diffus cosmologique), ces interactions devraient être visibles comme des cercles de fluctuations identiques du fonds diffus cosmologique dans le ciel

1998

Données quant à la nature finie de l’Univers

Le Boursier associé de l’ICRA Glenn Starkman (Université Case Western Reserve) et ses collaborateurs obtiennent des résultats qui contredisent des hypothèses antérieures voulant que l’Univers soit infini s’il présente une courbure négative. Ils découvrent que l’Univers pourrait être fini et petit, en termes relatifs, même si sa courbure est négative, et que nous pourrions en mesurer la taille. Une meilleure compréhension de la taille et de la forme de l’Univers pourrait aider les scientifiques à élucider sa formation et ce qui s’est produit tout juste après

1998

Premier vol de BOOMERanG

Le projet Balloon Observations Of Millimetric Extragalactic Radiation ANd Geophysics lance son premier vol antarctique au-dessus du pôle Sud. Pendant deux semaines, il balaie le ciel pour mesurer les fluctuations de température du fonds diffus cosmologique. Les Boursiers J. Richard Bond (Université de Toronto) et Barth Netterfield (Université de Toronto) participent au projet. Les résultats de ce vol, publié en 2000, changent notre compréhension de la structure de l’Univers.

1999

Les D-branes font avancer la théorie des cordes

Le Boursier associé Robert Myers découvre un effet remarquable — l’effet diélectrique ou l’effet « Myers » des D-branes. Les D-branes sont des objets étendus qui jouent un rôle central dans la compréhension moderne des supercordes dans la théorie des cordes selon laquelle l’Univers, à sa plus petite échelle, se compose de cordes unidimensionnelles en vibration. La percée théorique de Myers est que les D-branes gonflent dans des dimensionnalités plus grandes en présence d’un champ appliqué.

2000

Les résultats du projet BOOMERanG font la une de par le monde

L’équipe du projet BOOMERanG publie les résultats de son vol de 1998 qui indiquent que l’Univers est cosmologiquement plat. Il s’agit d’une confirmation importante de la théorie de l’inflation qui suggère que l’Univers a connu une période d’expansion exponentielle dans les instants après le Big Bang. Boomerang indique aussi que la densité énergétique de l’Univers est dominée par la constante cosmologique d’Einstein et que sa masse est dominée par une matière sombre de forme inconnue.  

2000

Examen de la radiation dans les trois noirs

Le Boursier de l’ICRA Don Page (Université de l’Alberta) examine le mystère de ce qui se passerait si une boîte de radiation était placée très près de l’horizon d’un trou noir à la température zéro (extrême). En théorie, le trou noir ne devrait permettre l’extraction que d’une fraction extrêmement petite de l’énergie de la boîte. Et si on laissait tomber la boîte dans le trou noir avec une énergie infinitésimale, cela ne devrait augmenter l’entropie du trou noir – une mesure du désordre – que très légèrement, et néanmoins l’entropie finie de la radiation dans la boîte devrait être perdue. Cela semble poser problème pour le second principe de la thermodynamique qui dit que tout processus cyclique fera que l’entropie augmentera ou demeurera inchangée. Page démontre en théorie comment sauver le second principe dans cette expérience de la pensée novatrice.

2000

Les photons du fonds diffus cosmologique révélateurs de l’échelle de l’Univers

Le directeur du programme de l’ICRA J. Richard Bond (Université de Toronto) analyse des contraintes relatives à la taille de modèles hyperboliques compacts de l’Univers (dont la courbe est négative et le volume fini) à l’aide d’observations de fluctuations à grand-angle du fonds diffus cosmologique. Il découvre que la taille globale de la topologie de l’Univers doit correspondre à peu près à la taille du domaine de la dernière diffusion des photons du fonds diffus cosmologique, sinon les motifs dans le fonds diffus cosmologique sont incompatibles avec les observations.

2001

Les neutrinos ont une masse

Le Boursier de l’ICRA Mark Chen fait partie de l’équipe de l’Observatoire de neutrinos de Sudbury (SNO), dirigée par le Conseiller Arthur B. McDonald (Université Queen’s), qui résout un mystère vieux de trente ans sur les propriétés des neutrinos - les milliards de particules de matière élémentaires libérées par les réactions nucléaires qui alimentent le soleil. On sait que les propriétés des particules ont profondément influencé l’évolution de l’Univers de ses premiers instants jusqu’à aujourd’hui. Depuis les années 1970, plusieurs expériences avaient détecté des neutrinos arrivant jusqu’à la Terre, mais il n’y en avait qu’une fraction du nombre attendu selon les théories détaillées sur la production énergétique du soleil. L’équipe du SNO découvre qu’un type de neutrinos qui semblait manquer se transformait en fait en un autre type de neutrinos lors de son périple du Soleil à la Terre. En outre, cette découverte indique que les neutrinos ont une masse et nous permettra de rehausser notre compréhension de l’Univers sur le plan le plus microscopique. En 2015, Arthur McDonald remporte le prix Nobel de physique pour cette découverte.

2001

Une équipe réalise une analyse théorique sur le fonds diffus cosmologique

Le directeur du programme J. Richard Bond (Université de Toronto), dont les intérêts de recherche sont très vastes, dirige l’assemblée d’une équipe qui réalise l’analyse théorique des fluctuations du fonds diffus cosmologique, des données aux répercussions majeures pour la géométrie de l’Univers, son contenu en matière ordinaire, en matière sombre et en énergie sombre, et pour son devenir ultime.

2001

Masse de l’Univers

Des scientifiques évaluent la masse de l’Univers en étudiant le mode de rassemblement de centaines de milliers de galaxies. Les Boursiers associés de l’ICRA John Peacock (Université d’Édimbourg), George Efstathiou (Université de Cambridge) et Richard Ellis (California Institute of Technology) collaborent au projet qui confirme le modèle standard de la cosmologie – un Univers plat de faible dimensionnalité.

2002

Imager détecte les « points chauds » de l’Univers

Le Cosmic Background Imager (CBI), situé en altitude dans les montagnes du Chili, publie de nouvelles données. Le CBI est un appareil très sensible composé de 13 antennes qui produit des images du fonds diffus cosmologique. Les nouvelles données améliorent considérablement la précision angulaire des structures primordiales qui sont devenues, il y a 14 milliards d’années, les galaxies massives que nous voyons aujourd’hui et permettent la détection de longueurs d’onde qui révèlent des points chauds de rayonnement correspondant à des « grumeaux » de matière dans un Univers par ailleurs lisse. Ces grumeaux sont plus tard devenus des amas galactiques. En outre, les données rehaussent notre compréhension d’autres éléments constituants de l’Univers, y compris la matière ordinaire, la matière sombre et l’énergie sombre. Les Boursiers de l’ICRA J. Richard Bond, Ue-Li Pen et Barth Netterfield (tous de l’Université de Toronto) collaborent à ce projet.    

2003

BOOMERanG vole encore

Le Boursier principal de l’ICRA Barth Netterfield (Université de Toronto) supervise un autre vol du télescope emporté par ballon BOOMERanG, qui vole au-dessus du pôle Sud pendant 13 jours, criblant environ 2000 degrés carrés du fonds diffus cosmologique.  

2003

Établissement du projet du Télescope de trente mètres

Un partenariat international entre quatre organisations s’engage à construire le Télescope de trente mètres sur le mont Mona Kea, à Hawaii. Il s’agira du télescope optique le plus puissant jamais construit. Les quatre groupes – Association canadienne d’universités pour la recherche en astronomie, California Institute of Technology, University of California et Association of Universities for Research in Astronomy (É.-U.) reçoivent un financement de 10 millions de dollars de la Fondation canadienne pour l’innovation. Le Boursier principal Raymond Carlberg (Université de Toronto) est le responsable canadien du projet. Pour de plus amples renseignements, veuillez consulter l’article de l’Université de Toronto sur le projet publié en 2006.      

2003

Les théoriciens s’attaquent aux cordes sombres

Le Boursier principal de l’ICRA Matthew Choptuik (Université de la Colombie-Britannique) et ses collaborateurs terminent un projet de recherche intense de 18 mois sur les cordes sombres instables. Les cordes sombres, tout comme les autres modèles envisagés actuellement par les physiciens théoriciens, existent dans un Univers qui compte plus de trois dimensions spatiales. Le groupe simule directement le comportement dynamique des cordes sombres à l’aide de ressources informatiques à grande échelle. La recherche révèle des indices intrigants de ce que pourrait être l’état final. Choptuik note que les chercheurs de l’ICRA William Unruh (Université de la Colombie-Britannique), Robert Wald (Université de Chicago) et le conseiller Gary Horowitz (Université de la Californie à Santa Barbara) ont beaucoup encouragé son équipe à relever le défi de ces simulations difficiles nécessaires à une meilleure compréhension de ce problème fascinant.

2004

Le Cosmic Background Imager analyse de nouvelles données

Des chercheurs de l’ICRA continuent à travailler à la reconfiguration de l’expérience Cosmic Background Imager (CBI) au Chili qui recueille des données depuis septembre 2002. Le directeur du programme J. Richard Bond (Université de Toronto) et d’autres produisent d’autres données de recherche et analysent les stades de ces expériences pour voir si les données concordent avec les prévisions théoriques.

2004

Les étoiles à neutrons révèlent des propriétés de la matière condensée

Le Boursier de l’ICRA Andrew Cumming (Université McGill) réalise deux découvertes importantes sur les étoiles à neutrons dans des systèmes stellaires binaires – deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre. Dans un tel système binaire, la gravité produit un effet de marée sur les gaz des étoiles, tout comme les marées océaniques produites par l’orbite de la Lune autour de la Terre. Quand une étoile à neutrons est le compagnon d’une étoile ordinaire dans un système binaire, les marées sur l’étoile ordinaire sont si fortes que l’hydrogène et l’hélium sont arrachés de l’étoile ordinaire et tombent sur la surface de l’étoile à neutrons. Là les gaz sont comprimés et chauffés par la forte gravité pendant environ un jour avant de connaître un emballement thermonucléaire spectaculaire : les réactions thermonucléaires brûlent rapidement les gaz en des éléments lourds, donnant un brillant éclair de rayons X qui dure des dizaines de secondes. Détectés par des observatoires de rayons X orbitaux, ces éclairs permettent d’entrevoir brièvement, mais à répétition, la surface d’une étoile à neutrons. Cumming découvre qu’on peut expliquer les longs éclairs de rayons X seulement si l’émission de neutrinos est très inefficace. Il trouve une nouvelle façon de sonder les propriétés de la matière qui a été comprimée à des densités bien plus grandes que tout ce qui est possible sur Terre.

2004

Les étoiles à neutrons sont chaudes et froides

Le Boursier de l’ICRA Andrew Cumming (Université McGill) démontre que les vents prévus sur les étoiles à neutrons sont instables et se dégradent spontanément en un agencement de points très chauds et froids. La découverte offre une explication aux oscillations haute fréquence détectées dans les rayons X provenant d’étoiles à neutrons. Ces processus de combustion se produisent aussi dans d’autres phénomènes astronomiques, mais on peut les étudier sur de courtes échelles temporelles seulement, en raison des conditions physiques extrêmes qui existent à la surface des étoiles à neutrons.

2005

Première simulation de la fusion de trous noirs

Le Boursier de l’ICRA Frans Pretorius (Université Princeton) produit les premières simulations réussies de deux trous noirs en orbite l’un autour de l’autre qui finalement fusionnent. À l’aide d’anciennes et de nouvelles méthodes, il réussit à obtenir un résultat qui échappait aux scientifiques depuis 40 ans. La simulation de Pretorius permet aux scientifiques de prédire la nature des ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de trous noirs et contribue à leur identification. Une fois détectées, on s’attend à ce que ces ondes révèlent des choses sur les trous noirs fusionnés desquels elles sont issues et mènent peut-être à de nouvelles données importantes sur le fonctionnement de l’Univers.

2006

Prédiction de la vitesse de trous noirs fusionnés

Le Boursier de l’ICRA Frans Pretorius (Université de Princeton) réalise des progrès importants pour comprendre comment les champs gravitationnels puissants autour des trous noirs déforment l’espace-temps. Grâce à sa méthode novatrice, il prédit la vitesse d’un nouveau trou noir créé par la fusion de deux trous noirs. Il prédit que cette vélocité est causée par des ondes gravitationnelles qui poussent sur les trous noirs d’origine au moment de la fusion. Il découvre que des vitesses de 4000 km/h sont possibles, environ 40 fois plus que ce que l’on croyait. En outre, il explique pourquoi de si grandes vitesses sont réalistes – elles proviennent de la réserve d’énergie spatio-temporelle que les trois noirs en processus de fusion transportent en eux.

2006

Lancement de BLAST

Le télescope emporté par ballon BLAST est lancé en Antarctique. Des scientifiques, y compris le Boursier principal Barth Netterfield (Université de Toronto), lancent le bolomètre d’une grande sensibilité qui vole au-dessus de l’atmosphère afin de réaliser l’imagerie du rayonnement sous-millimétrique moins facile à détecter au sol. En plus de diriger l’analyse des données, Netterfield et d’autres Canadiens conçoivent la plus grande partie de la structure et des instruments de BLAST. Les premiers résultats sont publiés en 2009.

2007

Une supernova lointaine aide les scientifiques à étudier l’énergie sombre

Le Boursier principal de l’ICRA Raymond Carlberg (Université de Toronto) dirige une équipe internationale de chercheurs qui travaillent au Supernova Legacy Survey du télescope Canada-France-Hawaii. Ce relevé a pour objectif de faire le tri parmi certaines théories concurrentes visant à définir la mystérieuse énergie sombre qui accélère l’expansion de l’Univers. La mesure de la distance nous séparant de supernovæ qui ont explosé est devenue l’un des outils de choix servant à caractériser les effets et les paramètres de l’énergie sombre, car cela permet d’obtenir une indication fiable de la vitesse d'expansion de l'Univers. L’équipe de Carlberg met au point une technique pour découvrir les plus lointaines supernovæ jamais observées – on estime que leur explosion s’est produite il y a environ 10 milliards d’années. Pour mettre au point cette technique, il a fallu réunir l'équivalent de six mois d'images pour créer une image très profonde du ciel. Conséquemment, les chercheurs peuvent se mettre à la recherche d'objets dont la luminosité change sur de longues périodes. Les résultats de ce relevé favorisent la théorie d'Einstein sur la nature de l’Univers en accélération qui introduit un paramètre assurant le contrôle de cette expansion connu sous le nom de constante cosmologique. L'équipe a réussi à réduire l'incertitude statistique relative à ce paramètre à seulement 4,4 %.

2008

Simulation de la naissance violente d’une galaxie

Le Boursier principal de l’ICRA Hugh Couchman (Université McMaster) et son équipe utilisent des simulations informatiques de pointe pour modéliser la formation d’une petite galaxie. Les simulations à résolution élevée permettent au groupe de Couchman de modéliser avec exactitude les processus très violents qui ont cours au moment de la naissance des galaxies. Des nuages de gaz denses présents dans la galaxie sont à l'origine d’étoiles massives qui, à la fin de leur courte vie, explosent en supernovæ. Ces immenses explosions entraînent un mouvement de va-et-vient des nuages de gaz interstellaires au centre de la galaxie. Le modèle du groupe démontre que ce ballottement – similaire au mouvement de l’eau dans un bain – évacue la plus grande partie de la matière sombre du centre de la galaxie. Ces débuts historiques violents résolvent habilement l’écart entre la théorie et l’observation de la formation des petites galaxies, et mettent au jour une relation essentielle entre les gaz et la matière sombre qu'on avait auparavant largement ignorée.

2008

Aucun trou noir après la collision de particules

Des calculs réalisés par le Boursier principal Matthew Choptuik (Université de la Colombie-Britannique) et son équipe ont mené à des indices qui contredisent la théorie selon laquelle la collision directe à très grande vitesse de deux particules, comme les collisions dans le Grand collisionneur de hadrons, pourrait mener à la formation d’un petit trou noir. En fait, ils suggèrent que les particules pourraient plutôt devenir relativement transparentes l’une par rapport à l’autre, de sorte qu’elles se traverseraient l’une l’autre lors de collisions à haute énergie pour en sortir au bout du compte avec une identité pratiquement intacte. Choptuik collabore avec le Boursier du programme Frans Pretorius (Université de Princeton) pour élargir et perfectionner ces calculs qui jusqu’à présent se limitaient à des vitesses d’impact bien moindres que celles qui prévalent au LHC.  

M. W Choptuik and F. Pretorius, “Black hole production at LHC?” MPI-AEI, Golm, Germany, MPI-AEI Colloquium (April 30, 2008).

2008

Première mesure de l’axe de rotation d’un pulsar

La boursière de la Fondation R. Howard Webster, Victoria Kaspi (Université McGill), et ses collègues confirme une prédiction importante de la théorie de la relativité générale d'Einstein à l'aide du célèbre système à « double pulsar ». Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation qui émettent des faisceaux d'ondes radioélectriques. La rotation entraîne un « effet phare » qui donne l’impression que la source est en pulsation. Il s’agit de la première observation de deux pulsars – découverts en 2003 - en orbite l’un autour de l’autre. La courte période orbitale de 2,4 heures, associée aux propriétés inhérentes des pulsars font de ce pulsar double le meilleur banc d'essai de la relativité, là où elle a un effet puissant. Selon la théorie d’Einstein, l’axe de rotation d’au moins un des deux pulsars devrait entrer en précession avec le temps. Kaspi et son équipe réalisent la première mesure quantitative de cet effet et démontrent qu'il concorde avec la prédiction théorique d'Einstein.

2009

Découverte du recyclage cosmique

La boursière de la Fondation R. Howard Webster, Victoria Kaspi (Université McGill) et sa doctorante, Anne Archibald, découvre un « acte de recyclage cosmique ». Elles observent un pulsar moribond qui a très récemment été « ravivé » en siphonnant du matériel d’une étoile voisine et augmentant ainsi sa propre vitesse de rotation. En 2000, un groupe de recherche indépendant avait été le premier à observer ce transfert de matériel; toutefois, il n’avait pu détecter le pulsar en raison de l’accrétion secondaire, qui à ce moment, affaiblissait la lumière du pulsar. Neuf ans plus tard, on découvre que ce pulsar est maintenant actif et en rotation rapide. Sans ce phénomène de recyclage, les pulsars ralentissent habituellement avec l’âge, pour finalement disparaître. Mais ce pulsar chanceux, quoique très âgé, déborde aujourd’hui de vie – il est très brillant et tourne rapidement. Par le passé, les chercheurs avaient émis des théories sur ce phénomène de recyclage, mais personne n’avait observé directement le phénomène.

Honneur: ESA – C. Carreau

Vue d’artiste du télescope Planck

2009

Lancement de Planck

Le lancement du télescope Planck a lieu en 2009 pour détecter le fonds diffus cosmologique – les vestiges refroidis de la première lumière de l’Univers. Le directeur du programme J. Richard Bond et le Boursier principal Barth Netterfield (tous deux de l’Université de Toronto), l’Associé George Efstathiou (Université de Cambridge) et le Conseiller Simon White (Institut Max Planck d’astrophysique) participent à la mission Planck. Projet Planck de l’Agence spatiale européenne, http://www.cosmos.esa.int/web/planck

2009

Le télescope BLAST révèle de jeunes étoiles

Le télescope BLAST emporté par ballon publie des résultats de son vol de décembre 2006. Il s’agit des toutes premières images du rayonnement sous-millimétrique émis par les nuages de gaz et de poussière dans lesquels se forment les étoiles. La poussière absorbe la lumière des étoiles et nous empêche ainsi d’observer un grand nombre de ces jeunes étoiles. Par l’imagerie de la poussière de galaxies se situant jusqu’à 10 milliards d’années-lumière de nous, les chercheurs ont réussi à déterminer l’emplacement de la moitié de la lumière stellaire de l'Univers obscurcie par la poussière. Ils font le tracé de l’historique de la formation stellaire dans l'Univers pendant cette période critique initiale. L’équipe cartographie aussi la formation stellaire dans notre Voie lactée avec des détails sans précédent sur un vaste éventail d’états évolutifs.

2010

Confirmation de l’accélération de l’expansion de l’Univers

Les Chercheurs Ludovic Van Waerbeke (Université de la Colombie-Britannique) et Henk Hoekstra (Observatoire de Leyde) contribuent à une étude internationale qui confirme que l’expansion de l’Univers s’accélère, comme il a été prédit par la théorie de la relativité générale d’Einstein. Les cosmologues ont observé cette accélération pour la première fois il y a environ une douzaine d’années et tentent depuis d’en comprendre la source. Seulement environ 5 % de l’Univers se compose de matière « ordinaire » telle que nous la connaissons et environ 20 % se compose de cette soi-disant « matière sombre ». Les résultats de l’équipe internationale sont issus d’une étude intensive de plus de 446 000 galaxies détectées dans le cadre du plus grand relevé jamais réalisé par le télescope spatial Hubble, appelé COSMOS. Dans leur étude, ils ont fait appel à une technique appelée « lentillage gravitationnel faible », mise au point par Van Waerbeke il y a plus d’une décennie. Cette technique permet aux chercheurs de déduire l’emplacement de la matière sombre en observant comment la lumière, qui voyage de galaxies distantes jusqu’à la Terre, est déformée par l’attraction gravitationnelle de la matière sombre. L’équipe réussit à reconstruire une image tridimensionnelle de la matière sombre dans la zone à l’étude et à observer avec précision son évolution au fil de l’évolution de l’Univers. Les résultats démontrent pour la première fois que le lentillage gravitationnel est sensible à l’expansion accélérée de l’Univers, indépendamment de toute autre sonde cosmologique.

2010

Lancement de l’Expérience canadienne de cartographie de l’hydrogène

Le Boursier Ue-Li Pen (ICAT-Toronto) et ses collaborateurs à l’Université Carnegie Mellon et à l’Académie Sinica à Taiwan réalisent des observations novatrices à l’aide d’un nouvel outil qu’ils ont élaboré pour cartographier de grandes structures cosmiques. Leur technique, appelée « cartographie d’intensité » pourrait jeter de la lumière sur la mystérieuse nature de l’énergie sombre. Cette méthode cartographie et mesure le rayonnement à fréquence radioélectrique émis par l’hydrogène, l’élément le plus abondant de l’Univers. Leurs efforts mènent à une nouvelle collaboration visant à cartographier une grande partie de l’Univers, appelée Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, ou CHIME (Expérience canadienne de cartographie de l’hydrogène), qui réunit des chercheurs de partout au Canada, y compris le directeur du programme et Boursier principal J. Richard Bond (ICAT-Toronto) et le Boursier Matt Dobbs (Université McGill).

2010

Analyse du comportement des trous noirs instables

Les Boursiers Luis Lehner (Université de Guelph) et Frans Pretorius (Université de Princeton) mettent au point une nouvelle simulation à l’aide d’un superordinateur qui rehausse notre compréhension du comportement de trous noirs instables à dimensionnalité élevée. La simulation de Lehner et Pretorius démontre qu’une famille de trous noirs cylindriques à dimensionnalité plus élevée se transforme en cascade en une séquence infinie de trous noirs sphériques progressivement plus petits et reliés entre eux par des trous noirs cylindriques qui s’amincissent sans cesse. D’après leurs calculs, les chercheurs croient que ce phénomène entraîne en temps et lieu la formation d’une singularité nue quand le rayon des segments cylindriques est de zéro. Une singularité est un « point » au cœur d’un trou noir où la gravité devient infiniment puissante. Les résultats des chercheurs sont significatifs, car ils violent la « conjecture de la censure cosmique » selon laquelle les singularités nues sont impossibles. Cette hypothèse s’insère dans une compréhension de l’espace-temps proposée par la théorie de la relativité générale – notre théorie moderne de la gravité. Toutefois, dans des conditions extrêmes comme celles qui prévalent autour d’une singularité, cette théorie entre en conflit avec la physique de la mécanique quantique. Conséquemment, une singularité nue peut mettre au jour une profonde incohérence dans notre compréhension du monde.  

2010

Première découverte d’un nouveau pulsar

Une équipe internationale de chercheurs, y compris la boursière de la Fondation R. Howard Webster, Victoria Kaspi et le Chercheur mondial Slavko Bogdanov (tous deux de l’Université McGill), contribue à la première découverte d’un nouveau pulsar grâce à une initiative informatique internationale faisant appel à des bénévoles. Kaspi dirige un groupe qui effectue un relevé à grande échelle des pulsars dans la Voie lactée à l’aide du plus grand radiotélescope au monde, situé à l’Observatoire d’Arecibo à Porto Rico. Les pulsars sont comme des horloges bien réglées et on peut les utiliser pour détecter des ondes gravitationnelles, une prédiction de la théorie de la relativité générale d’Einstein qui n’a encore jamais été observée. Au fil de la découverte et de la surveillance d’un nombre croissant de pulsars, les chances de découvrir des ondes gravitationnelles augmentent. Pour distinguer les signaux du pulsar des autres ondes radio détectées par le télescope d’Arecibo, il faut utiliser des algorithmes complexes qui requièrent d’importantes ressources informatiques. Le groupe de Kaspi s’associe à l’initiative Einstein@Home qui tire profit de dons de temps d’ordinateur à la maison et au travail de 250 000 bénévoles de 192 pays. La première détection d’un pulsar grâce à ce programme souligne la puissance de ce type de calcul et les possibilités de découvertes futures.

Honneur: Credit: European Space Agency

Le ciel d’hyperfréquences vu par Planck.

2011

Première publication des résultats du télescope Planck

Le télescope Planck de l’Agence spatiale européenne publie ses premiers résultats, y compris la découverte de 30 amas galactiques et la détection de 15 000 sources d’hyperfréquences. En outre, Planck découvre qu’un brouillard d’hyperfréquences qui couvre notre galaxie, la Voie lactée, provient de particules de poussières en rotation rapide dans l’espace.

2011

Détection du lentillage de la première lumière de l’Univers

Le télescope du pôle Sud produit des résultats directs selon lesquels la première lumière de l’Univers, ou fonds diffus cosmologique subit un lentillage, ou est déformée, par la matière sombre et les galaxies. Le Télescope cosmologique d’Atacama confirme aussi le lentillage qui est conséquent avec la théorie de la toile cosmique. On peut utiliser cette déformation pour contraindre la courbure de l’Univers et la nature de l’énergie sombre. Le Chercheur mondial Keith Vanderlinde (Université de Toronto) et les Boursiers principaux Matt Dobbs et Gilbert Holder (tous deux de l’Université McGill) collaborent au projet du télescope du pôle Sud.

2012

Amélioration des simulations de galaxies

Les Boursiers Julio Navarro (Université de Victoria) et Hugh Couchman (Université McMaster), l’Associé Carlos Frenk (Université de Durham) et le Conseiller Simon White (Institut Max Planck d’astrophysique) prennent part au « Aquila Project », une comparaison de simulations de pointe de la formation des galaxies réalisée par treize groupes de recherche de par le monde. Chaque groupe travaille avec les mêmes conditions initiales de développement des galaxies et compare les résultats du modèle de chaque groupe selon divers paramètres, comme le taux de formation des étoiles et la taille des galaxies. Les résultats génèrent des données précieuses sur la façon d’améliorer les modèles afin qu’ils puissent créer et faire évoluer des galaxies qui concordent mieux avec ce que l’on voit dans la nature. Le projet signale une amélioration considérable de la mesure dans laquelle les scientifiques peuvent simuler de nombreuses propriétés générales des galaxies, grâce à la sophistication croissante d’algorithmes numériques dans les dix dernières années.

2012

Cartographie de la matière sombre

À l’aide d’une caméra sur le Télescope Canada-France-Hawaii (CFHT), une équipe de recherche internationale codirigée par le Boursier de l’ICRA Ludovic Van Waerbeke (Université de la Colombie-Britannique) passe cinq ans à réaliser l’imagerie de dix millions de galaxies situées à environ six milliards d’années-lumière. Lors de son voyage jusqu’à la Terre, la lumière émise par les galaxies est déformée ou fléchie par la force gravitationnelle d’objets massifs – comme des amas de matière sombre – qu’elle rencontre sur son chemin. En analysant les distorsions dans les images des galaxies distantes prises par le CFHT, les chercheurs peuvent déduire la distribution de la matière sombre interposée. Leurs résultats démontrent que la matière sombre se propage telle une toile dans l’Univers et se concentre en de gros amas et fils interposés par de vastes régions qui en sont exemptes. En concordance avec les prédictions, les amas de matière sombre coïncident avec des amas galactiques. Les résultats de l’équipe rehaussent notre compréhension de la nature de la matière sombre et de son rôle dans l’Univers.  

2013

Mesure de la formation des premières étoiles par l’étude des galaxies

À l’aide du nouveau réseau millimétrique-submillimétrique d’Atacama (ALMA), le plus grand projet astronomique terrestre du monde, une équipe de recherche internationale mesure la distance de plusieurs des premières galaxies. En mesurant la distance à laquelle ces galaxies se trouvent de la Terre, les astronomes peuvent déterminer à quel moment après le Big Bang l’Univers a commencé à former de nouvelles étoiles. L’équipe composée, entre autres, du Chercheur mondial Keith Vanderlinde (Université de Toronto) et des Boursiers principaux Matt Dobbs et Gilbert Holder (tous deux de l’Université McGill), découvre des galaxies à l’aide du Télescope du pôle Sud et les examine plus en profondeur à l’aide d’ALMA. Les chercheurs découvrent que certaines de ces galaxies sont plus éloignées qu’on ne le croyait. Plusieurs d’entre elles formaient des étoiles quand l’Univers avait moins de deux milliards d’années – un milliard d’années plus tôt que ce que l’on croyait -, alors que deux autres étaient encore plus distantes et créaient des étoiles seulement un milliard d’années après le Big Bang.

Honneur: Planck / ESA

Carte illustrant la polarisation du rayonnement du fonds diffus cosmologique

2013

Planck cartographie le jeune Univers

La collaboration du Télescope spatial Planck publie des résultats, offrant aux chercheurs la vue la plus détaillée de l’Univers peu après sa naissance. Le télescope détecte le fonds diffus cosmologique – les vestiges refroidis de la première lumière de l’Univers. Cette collaboration internationale révèle que notre Univers a 13,82 milliards d’années – environ 100 millions d’années de plus que ce que l’on croyait – et que son expansion est plus lente que ce que des instruments moins précis avaient calculé. En outre, elle approfondit notre compréhension de la composition de l’Univers, démontrant qu’il se compose d’un peu plus de matière et d’un peu moins d’énergie sombre que ce qu’avaient révélé des expériences antérieures.

Honneur: The CHIME collaboration

L’expérience CHIME en construction, en juillet 2015

2013

Début de la construction de CHIME

Le Canada commence la construction de l’Expérience canadienne de cartographie de l’hydrogène (CHIME), un télescope stationnaire qui produira des images des radiofréquences qui atteignent la Terre. Le Boursier principal Matt Dobbs (Université McGill), le directeur du programme J. Richard Bond (Université de Toronto) et plusieurs autres membres de l’ICRA ont contribué de façon considérable à la conception de CHIME. En plus de cartographier l’Univers, la boursière de la Fondation R. Howard Webster Victoria Kaspi (Université McGill), la Boursière principale Ingrid Stairs (Université de la Colombie-Britannique) et le Boursier associé Scott Ransom (National Radio Astronomy Observatory) ont collaboré avec une équipe de chercheurs de l’ICRA pour découvrir que grâce à une petite modification au système électronique, le télescope pourrait simultanément chercher des sursauts radio rapides. Nous n’avons détecté qu’une poignée de ces sursauts radio apparemment aléatoires d’origine inconnue, mais la grande capacité de criblage du ciel dont dispose CHIME pourrait nous aider à en découvrir bien plus, plus souvent.

2013

Cartographie de la matière sombre

Le Boursier principal Ludovic van Waerbeke (Université de la Colombie-Britannique) et l’Associé Henk Hoekstra (Université de Leyde) font appel au lentillage gravitationnel pour calculer la masse approximative de la matière sombre dans des régions de l’Univers où il est particulièrement difficile d’en faire la mesure. Comme la matière sombre est invisible – elle n’absorbe ni ne réfléchit la lumière —, les scientifiques doivent la repérer d’après ses effets sur la matière visible. Les chercheurs, à l’aide de données du Lensing Survey du Télescope Canada-France-Hawaii, étudient la diffraction de la lumière lors de son parcours dans l’Univers pour déterminer la masse de la matière sombre qu’elle traverse. Ils tracent des cartes de la matière sombre dans de super amas galactiques, les vides de l’espace et les cordes de matière entre les galaxies, appelés ponts. Au total, les cartes couvrent une région du ciel large de 154 degrés carrés, près de cent fois plus que les cartes de la matière sombre réalisées jusqu’à présent.

Honneur: Bill Saxton; NRAO/AUI/NSF

Une naine blanche chaude est en orbite autour d’un pulsar milliseconde (à l’avant-plan, à gauche), et une autre naine blanche plus froide (en haut, à droite), plus distante, est en orbite autour de cette paire intérieure.

2014

Découverte d’un système stellaire triple

Les Boursières principales Ingrid Stairs (Université de la Colombie-Britannique) et Victoria Kaspi (Université McGill) et d’autres découvrent un système stellaire triple singulier qui nous permettrait mieux que jamais de mettre à l’épreuve l’un des principes clés de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Ce système comporte une naine blanche en orbite autour d’un pulsar, et une autre naine blanche, plus distante, en orbite autour de cette paire intérieure. Tous ces objets sont les vestiges d’étoiles qui ont explosé, mais le pulsar est beaucoup plus dense et émet des faisceaux d’ondes radio à la manière d’un phare au fil de sa rotation autour de son axe. En déterminant la fréquence de ces impulsions avec une très haute précision, l’équipe calcule la géométrie du système et la masse des étoiles avec une exactitude sans précédent.

Honneur: Télescope de trente mètres

Vue d’artiste du projet du Télescope de trente mètres

2014

Le Télescope de trente mètres obtient un financement du Canada

Le projet du Télescope de trente mètres reçoit un financement de 25 millions de dollars du gouvernement canadien. Le Boursier principal de l’ICRA Raymond Carlberg (Université de Toronto) est le directeur canadien du projet. L’objectif est de concevoir le premier mégatélescope de première génération à l’aide de nouvelles technologies pour diminuer les coûts et améliorer le rendement en vue d’étudier les planètes d’autres étoiles, les galaxies naissantes, les trous noirs supermassifs au centre des galaxies et la physique de l’expansion de l’Univers.

Honneur: Observatoire d’Arecibo/NSF

L’Observatoire d’Arecibo à Porto Rico

2014

Découverte de sursauts radio rapides qui confirme le phénomène

Une équipe de collaborateurs, y compris la boursière de la Fondation R. Howard Webster Victoria Kaspi (Université McGill), l’ancien Chercheur mondial Slavko Bogdanov (Université Columbia) et la Boursière principale Ingrid Stairs (Université de la Colombie-Britannique), découvre à l’Observatoire d’Arecibo (Porto Rico) des sursauts radio rapides sans origine claire, mais qui semblent avoir traversé les galaxies avant d’arriver jusqu’à nous. On avait détecté jusqu’alors seulement quelques autres sursauts radio rapides, tous à l’aide du radiotélescope Parkes, en Australie. Le premier rapport remonte à 2007. C’est la première fois qu’un télescope différent détecte ces mêmes signaux, renforçant l’idée qu’il ne s’agit pas d’erreurs causées par l’équipement, mais bien d’un signal cosmique véritable.

2015

Les résultats de Planck démontrent que les étoiles sont nées plus tard que ce que l’on croyait

Le satellite Planck de l’Agence spatiale européenne réalise les mesures les plus précises à ce jour de la polarisation de la première lumière de l’Univers ou fonds diffus cosmologique. Les résultats démontrent que l’Univers a créé ses premières étoiles 140 millions d’années plus tard que ce que l’on croyait, soit environ 420 millions d’années après le Big Bang. La nouvelle date de naissance concorde davantage avec le reste de l’histoire de l’Univers, qui commence il y a 13,8 milliards d’années, y compris la formation des premières galaxies. Globalement, les résultats issus de la collaboration Planck brossent un portrait du jeune Univers qui confirme le modèle cosmologique standard avec plus de précision que jamais, depuis le Big Bang et une période extrêmement rapide d’expansion appelée inflation, jusqu’à un long et lent processus de refroidissement, d’expansion et de formation des corps célestes.

Honneur: Le Boursier associé de l’ICRA, Arthur B. McDonald, parle au téléphone peu après avoir appris qu’il était un colauréat du prix Nobel de physique, à sa résidence à Kingston (Ontario), le 6 octobre 2015

2015

Arthur B. McDonald partage le prix Nobel de physique

Le Boursier associé de l’ICRA Arthur B. McDonald (Université Queen’s) gagne le prix Nobel de physique pour une découverte qui révèle que les neutrinos changent d’identité, un résultat qui illustre que ces particules subatomiques ont une masse. Il partage le prix avec Takaaki Kajita du Japon. McDonald a dirigé un groupe de recherche à l’Observatoire de neutrinos de Sudbury (SNO) dont faisait partie le Boursier principal de l’ICRA Mark Chen. Au sein de ce groupe, les chercheurs étudiaient des neutrinos formés par des réactions nucléaires dans le soleil. Au fil du périple de ces petites particules jusqu’à la Terre, les deux tiers d’entre elles semblaient disparaître. Le groupe de MacDonald a découvert que l’observatoire captait les neutrinos, mais que ceux-ci avaient pris l’une de trois identités différentes. Pour que cela se produise, les neutrinos doivent avoir une masse.

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