Les Téléscopes
Télescopes terrestres
Les + grands télescopes du monde !
Pour les télescopes, tout est une affaire de surface collectrice de lumière, donc de taille du miroir. Plus leur miroir est grand, plus ils captent de lumière et bénéficient d’un pouvoir de résolution élevé. Plusieurs miroirs peuvent être associés, en mode recombinateur ou en mode interférométrique, pour augmenter respectivement la quantité de lumière collectée et la résolution.
Les plus grands télescopes terrestres
En tête du palmarès, le VLT (Very Large Telescope) recrée l’équivalent d’un miroir de 16,4 m de diamètre et atteint le pouvoir de résolution d’un télescope de 200 m de diamètre, en combinant ses quatre unités. Vient ensuite le LBT (Large Binocular Telescope), dont les deux miroirs combinés sont équivalents à un miroir de 11,8 m. Grâce à son miroir de 11 m, le Salt (Southern African Large Telescope) est, quant à lui, le plus grand télescope de l’hémisphère sud. On peut encore citer le GTC (Gran Telescopio Canarias) affichant un miroir de 10,4 m de diamètre, ainsi que les Keck 1 et 2 dotés chacun d’un miroir 10 m de diamètre.
V.L.T (Very Large Telescope)
Le Très Grand Télescope (parfois précisé très grand télescope de l’ESO), en anglais Very Large Telescope (VLT), est un ensemble de quatre télescopes principaux (aussi appelés UT pour Unit Telescope) et quatre auxiliaires (appelés AT pour Auxiliary Telescope). Il est situé à l’Observatoire du Cerro Paranal dans le désert d’Atacama au nord du Chili, à une altitude de 2 635 m. Il permet l’étude des astres dans les longueurs d’onde allant du visible à l’infrarouge.
C’est un projet européen de l’Observatoire européen austral (ESO).
Le diamètre de chacun des miroirs primaires est de 8,2 mètres et chacun porte le nom de l’un des frères Dalton. Outre leur taille importante, leur particularité est d’être très fins, avec seulement 17,6 centimètres d’épaisseur. Cette finesse offre des avantages importants au niveau du coût de fabrication, car ils sont moins lourds.
Mais cela occasionne des difficultés lors de leur fabrication et leur mise en place. Même s’ils sont fins, ils pèsent tout de même 23 tonnes chacun et leur poids a tendance à les déformer. Pour y remédier, l’ESO a mis au point un système d’optique active. Ce système est constitué de 150 vérins hydrauliques axiaux répartis en trois secteurs de 50 vérins sous la surface du miroir, assurant la déformation du miroir suivant une direction axiale et une répartition homogène de la masse du miroir en 150 points. Ce système a été conçu et réalisé par Giat Industries. Sous chacun des 150 vérins hydrauliques, 150 vérins électriques (étudiés et réalisés par la SFIM) ajoutent ou retranchent des forces qui modifient la répartition des masses, de façon à annuler les déformations locales du miroir, afin que le miroir conserve une forme optimale quelle que soit la position du télescope. Soixante-quatre vérins latéraux permettent de le positionner suivant deux autres degrés de libertés, soit cinq au total. Seule la rotation autour de l’axe principal du miroir n’est pas commandée et reste fixe. La mesure des six degrés de libertés du miroir par rapport à la cellule est obtenue par calcul, à partir de la matrice jacobienne du système constitué par six capteurs d’élongation, de qualité métrologique, positionnés entre le miroir et la cellule au moyen de rotules magnétiques, répartis à la périphérie du miroir suivant une cinématique – dite de Steward – à symétrie ternaire.
Cependant, la souplesse des miroirs ne permet pas de déformations rapides et le système d’optique active se contente de compenser les déformations des miroirs dues à la gravité. D’autres miroirs souples, beaucoup plus petits, appelés miroirs déformables, permettent de corriger les aberrations rapides dues à la turbulence atmosphérique. C’est ce qu’on appelle l’optique adaptative, et on les trouve notamment dans l’instrument NACO [archive] ou bien les systèmes MACAO [archive] du VLT [archive].
Toutes ces corrections automatiques font du VLT l’un des télescopes les plus performants du monde.
Le site du télescope est situé sur une zone à forte activité sismique et est donc soumis à des risques de tremblements de terre puissants. La cellule support du miroir a été équipée d’un système autonome en énergie, permettant la mise en sécurité automatique du miroir. Ce dispositif est constitué d’accéléromètres et d’actionneurs pneumatiques venant mettre le miroir en précontrainte de sécurité, en une fraction de seconde après détection de l’activité sismique.
L'E.L.T (Extremly Large Telescope) - Horizon 2024 ...
Le plus grand télescope du monde sort de terre
L’Extremely Large Telescope, dans le désert d’Atacama au Chili, va devenir, en 2024, le plus grand œil braqué sur le ciel.
Dans les montagnes du désert d’Atacama, au Chili, à 23 kilomètres à l’est du mont Paranal, où se situe le VLT, le Very Large Telescope, un autre géant est en train de naître. Sur le mont Armazones, à 3 046 mètres d’altitude, les pelleteuses préparent le terrain de l’ELT, l’Extremely Large Telescope. Lorsqu’il entrera en service, en 2024, ce sera le plus grand œil au monde braqué sur le ciel. Son miroir principal, de 39 mètres de diamètre, s’étendra sur pratiquement la moitié d’un terrain de football. L’ELT est le projet de tous les superlatifs, l’ESO (l’Observatoire européen austral), qui le construit, espère « qu’il révolutionnera notre perception de l’Univers, bien plus que ne le fit Galilée il y a quatre cents ans quand il pointa pour la première fois un télescope vers le ciel ».
La surface collectrice de lumière de l’ELT sera supérieure à la surface combinée de l’ensemble des télescopes optiques existants et 100 millions de fois plus importante que celle de l’œil humain. Un record : 978 m2. Avec son système à cinq miroirs, l’ELT va s’attaquer à de nombreuses questions, notamment celle de l’origine de l’Univers à travers ses galaxies les plus anciennes et l’étude détaillée d’exoplanètes. Ces dernières sont des planètes qui gravitent autour d’autres étoiles que notre Soleil. L’ELT ciblera les exoplanètes similaires à la Terre, ou tout du moins présentant de potentiels signes de vie au-delà de notre Système solaire.
Des planètes au plus près de leur étoile
Cette recherche d’« extraterrestres » bat déjà son plein au VLT avec le nouvel instrument made in Genève, Espresso. Jorge Lillo-Box travaille à sa mise en service pour octobre 2018 et rêve déjà de poursuivre ses recherches avec l’ELT. Grâce à son miroir géant, l’astronome espagnol et ses collègues verront des planètes au plus près de leur étoile. Comme si un humain, à 10 kilomètres, pouvait distinguer la lumière d’un briquet allumé à côté d’un phare. L’enjeu est de pouvoir observer une planète dans la zone d’habitabilité, là où l’eau peut être liquide. Si la planète est trop près de l’étoile, l’eau s’évapore ; si elle est trop loin, elle se congèle.
Par ailleurs, grâce à sa plus grande capacité collectrice, l’ELT détectera plus d’éléments chimiques et d’espèces importantes pour le développement de la vie sur d’autres planètes. « Les êtres vivants produisent une empreinte sur l’atmosphère. Le méthane, par exemple, est un élément chimique qui montre notre présence », explique Jorge Lillo-Box – même si ce composé peut aussi être produit hors présence de vie. Il ajoute que, avec les instruments du VLT, les astronomes peuvent étudier les atmosphères d’autres planètes, mais seulement des plus grosses, dites de « type Jupiter ». Avec l’ELT, les scientifiques devraient pouvoir le faire avec de plus petites planètes, « des super-Terre, c’est-à-dire environ deux fois la dimension de la Terre, et de type rocheux ».
E.H.T (Event Horizon Telescope)
L’Event Horizon Telescope (en abrégé EHT, littéralement le Télescope de l’horizon des événements) est un réseau de télescopes terrestres combinant les données de stations d’interférométrie à très longue base situées sur la Terre afin d’étudier notamment l’environnement immédiat de Sagittaire A*, le trou noir supermassif du centre de la Voie lactée, et M87*, celui de M87, avec un pouvoir de résolution permettant d’observer leur horizon.
L’EHT est composé de plusieurs observatoires radio ou télescopes radio autour du monde pour créer un télescope à haute sensibilité et haut pouvoir de résolution. En utilisant le procédé d’interférométrie à très longue base, de nombreuses antennes radio indépendantes séparées de plusieurs centaines à plusieurs milliers de kilomètres peuvent être utilisées pour créer un télescope « virtuel » avec un diamètre effectif équivalent à celui de la Terre. Cet effort inclut le développement et le déploiement de récepteurs à double polarisation submillimétrique aux standards de fréquence hyper stable pour obtenir un interféromètre à très longue base à 230-450 GHz, une meilleure bande passante d’enregistreurs et de filtres de sortie d’interféromètre à très longue base et la création de nouveaux sites d’interféromètres à très longue base submillimétriques.
Chaque année depuis la première capture en 2006, l’EHT a accueilli plusieurs observatoires dans son réseau global de télescopes radio. La première image du trou noir Sagittaire A* pourra être produite en avril 2017 et permettra de tester à l’extrême la théorie de la relativité générale d’Einstein.
Les données collectées sur les disques durs des différents télescopes doivent être transportées par un avion de ligne (aussi appelé sneakernet) vers l’observatoire d’Haystack dans le Massachusetts, où les données seront comparées et analysées sur ordinateur avec 800 CPUs, tous connectés sur un réseau de 40 Gbits/s.
La 1ère image d’un trou noir supermassif … 6.5 milliards de fois + massif que notre soleil en plein centre de la galaxie M87.
C’est une image historique qui a été dévoilée mercredi par le consortium scientifique international Event Horizon Telescope : le trou noir central de la galaxie géante M87.
Après la première détection des ondes gravitationnelles en 2015, il s’agit d’une preuve supplémentaire de l’existence des trous noirs, prédits par la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein.
Cette image est aussi une prouesse technologique qui ouvre de nouveaux horizons pour l’observation de l’univers.
Un rond sombre au milieu d’un disque flamboyant. Pour la première fois de l’histoire de l’astronomie, une équipe de scientifiques a révélé mercredi la véritable image d’un trou noir. Celui niché au cœur de la galaxie M87, située à environ 50 millions d’années-lumière de la Terre.
La prouesse est à mettre au crédit du projet international baptisé Event Horizon Télescope (EHT). Il a consisté, en avril 2017, à synchroniser parfaitement huit radiotélescopes répartis autour du globe, de manière à en faire un télescope virtuel qui a ensuite été braqué sur le fameux trou noir.
Deux ans plus tard, les premières images ont été dévoilées ce mercredi au cours d’une conférence savamment orchestrée. Cela valait le coup, assurent les astrophysiciens Alain Riazuelo, de l’Institut d’astrophysique de Paris, et Nathalie Deruelle, du laboratoire Astroparticule et cosmologie. Ils expliquent à 20 Minutes la portée de cette première image.
Pourquoi EHT n’a pas vraiment photographié un trou noir ?
Pour le comprendre, il faut commencer par expliquer ce qu’est un trou noir. « C’est une région de l’espace dont le champ gravitationnel est tel que vous ne pouvez pas y échapper, décrit Alain Riazuelo. Par exemple, pour quitter la Terre afin d’aller sur la Lune, il faut atteindre une vitesse de 11,2 km par seconde. A la surface d’un trou noir, la vitesse qu’il faudrait atteindre pour lui échapper serait supérieure à 300.000 km par seconde, soit la vitesse de la lumière. Or, si même la lumière ne peut s’échapper, rien d’autre ne peut le faire. »
Le tout donne un objet céleste d’une masse extrêmement importante dans un volume très petit. Et par définition invisible, puisque rien ne peut s’en échapper. Ni matière, ni lumière, ni onde radio. Autrement dit, Event Horizon Télescope n’a pas photographié un trou noir, mais le disque d’accrétion, c’est-à-dire la matière – du gaz extrêmement chaud et composé de restes d’étoiles déchiquetées – qui entoure le trou noir. Tant qu’elle n’a pas été avalée, cette matière est observable. C’est ce disque flamboyant que l’on aperçoit sur la photo et qui permet, par contraste, d’observer le trou noir.