Qu’est-ce que l’E-ELT, le futur plus grand télescope du monde ?

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Modélisation de l'European Extremely Large Telescope (ELT).

Modélisation de l’European Extremely Large Telescope (ELT).

L. CALCADA / EUROPEAN SOUTHERN OBSERVATORY / AFP

Le géant devrait voir le jour en 2024, mais il donne déjà des sueurs froides aux ingénieurs.  » Les industriels devront polir 998 miroirs en tout d’ici la date de livraison. Faites le compte vous-même : cela fait un miroir tous les un à deux jours ! « , s’exclament Johan Floriot et Michel Marcos, du Laboratoire d’astrophysique de Marseille (LAM). Comme eux, un peu partout à travers l’Europe, on s’attelle à un immense défi pour lequel le Conseil scientifique de l’ESO — l’Observatoire austral européen — a donné son feu vert en décembre 2014.: la construction du plus gros télescope du monde !

Un monstre de 798 pièces

L’E-ELT (European Extremely Large Telescope) sera en effet doté d’un miroir collecteur de 39 mètres de diamètre, soit une surface 16 fois plus importante que celle des plus gros télescopes actuels. Un monstre de 798 pièces, sans compter les 200 pièces de remplacement, qu’il faudra fabriquer, polir et joindre au micromètre près avant de l’acheminer au Chili, au sommet du Cerro Amazones, où le seeing* est considéré comme parfait. Ainsi paré, l’E-ELT inaugure une nouvelle ère pour l’astronomie. Avec deux atouts majeurs. « Il pourra recueillir 16 fois plus de photons que les plus gros télescopes actuels, et donc détecter des astres émettant 16 fois moins de lumière, et atteindre une résolution quatre fois supérieure », explique Marc Ferrari, directeur adjoint du LAM. Bâtir des mastodontes pour embrasser la quasi-totalité du ciel, les astrophysiciens en ont toujours rêvé. Il y a dix ans à peine, ils fantasmaient encore sur un miroir de… cent mètres de diamètre ! Baptisé OWL (Over Whelmingly Large Telescope), cette « chouette » (« owl » en anglais) devait battre tous les records.

Le  « Seeing » ou « la qualité d’image«  sert à caractériser la qualité optique du ciel. Elle est maximale pour un télescope en orbite où l’image d’un point est un point. Pour un télescope au sol, plus l’image d’un point se trouve étalée, moins le seeing est bon.

Las! en 2006, devant les difficultés techniques, le projet a été abandonné. Mais la classe des ELT en est l’héritière directe. Car, parallèlement à l’E-ELT, deux autres télescopes américain et australien seront construits. Le premier, Thirthy Meters Telescope (TMT), au sommet du Mauna Kea à Hawaii aura un miroir de 30 mètres. Le second, Giant Magellan Telescope (GMT) au Chili, sera doté d’un miroir de 21 mètres. Leur mise en service est prévue entre 2022 et 2026, pratiquement en même temps que l’E-ELT, même si l’envergure exceptionnelle de ce dernier impose d’autres difficultés à surmonter. En premier lieu, il est difficile de tailler un miroir parabolique de 39 mètres de diamètre d’un seul tenant. Il faut donc le concevoir en 800 segments, chacun ressemblant à une galette hexagonale de verre de 5cm d’épaisseur et 1,5 m de diamètre légèrement différent de son voisin. Puis, il faut retirer progressivement des couches ultraminces de matière puis polir  afin de donner la forme concave en fonction de leur position dans le télescope. Un savoir-faire partagé seulement par quelques rares entreprises à travers le monde, au sein desquelles s’est immiscé le LAM. « Au final, les “inhomogénéités” de sa surface ne devraient pas dépasser quelques millionièmes de millimètre, soit mille fois moins que l’épaisseur d’un cheveu! », rappelle Marc Ferrari.

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Un programme ambitieux : « La quête des origines »

Autre casse-tête: comme tout télescope au sol, l’E-ELT devra composer avec les turbulences  atmosphériques: la lumière en provenance des astres lointains passe à travers le « cocon » gazeux de la Terre avant de percuter le miroir de l’instrument. Or, en fonction des conditions atmosphériques, l’image sera distordue, brouillée. Pour s’en défaire, la solution la plus évidente serait, bien sûr, de placer l’instrument en orbite… Mais ce choix revient à diminuer fortement sa taille, du fait du coût du lancement: le miroir du télescope spatial Hubble ne mesure ainsi « que » 2,4 m de diamètre. Depuis quelques années, les astronomes ont donc trouvé l’astuce avec un système « d’optique adaptative » qui consiste à déformer la surface du miroir pour compenser les turbulences atmosphériques. Si ces défi s technologiques sont relevés avec succès, les performances attendues devraient satisfaire toute la communauté scientifique, ceux qui étudient les évolutions des galaxies comme les férus de l’exobiologie. D’où un programme de recherche ambitieux que le conseil de l’ESO a pompeusement baptisé « La quête des origines ». L’E-ELT sera en effet consacré à la recherche de l’origine des galaxies, des étoiles et des planètes, jusqu’à la traque  des molécules organiques complexes dont celles de la vie. Tous ces objets émettent en effet dans le visible et l’infrarouge proche, les seules dans le spectre électromagnétique — avec les ondes radio — qui traversent notre atmosphère et sont donc détectables depuis le sol.

Avec le très grand nombre de photons collectés, l’E-ELT pourra observer les astres émettant 16fois moins de lumière que ceux que l’on détecte aujourd’hui. Ceux-ci peuvent correspondre à deux catégories d’objets célestes. La première concerne les objets peu lumineux, comme les exoplanètes. L’E-ELT pourra en effet repérer les quelques photons émis par l’une de ces planètes parmi des millions d’autres photons envoyés par son étoile hôte… et même reconstituer la composition chimique de ces globes lointains ou de leur atmosphère. Ou encore discerner des petites étoiles en formation là où l’on ne « voyait » auparavant qu’un pâté lumineux. Les régions actives de notre galaxie, les nébuleuses où se nichent des pouponnières d’étoiles, pourraient renfermer des molécules organiques complexes, qui absorbent dans l’infrarouge.

Reconstituer l’évolution des galaxies

La seconde catégorie concerne les objets très lointains. Or, en astronomie, en raison de la vitesse finie de la lumière, voir loin revient à remonter le temps et surprendre les astres tels qu’ils étaient pendant l’enfance ou l’adolescence de l’Univers. C’est ainsi que l’on pourra reconstituer l’évolution des galaxies: les plus lointaines, donc les plus jeunes, ressemblent-elles à celles d’aujourd’hui? Étaient-elles aussi regroupées au sein des amas? « Nous espérons remonter à l’époque de la formation des premières grandes structures de l’Univers, poursuit Marc Ferrari. En outre, leur étude statistique permet de suivre précisément la distribution des amas au cours du temps. Leurs tailles, leurs nombres… Or, tout cela dépend des paramètres cosmologiques de l’Univers au moment de leur constitution ». En effet, les amas n’évoluent pas de la même manière dans un univers en très forte expansion ou qui comporte une très grande quantité de matière invisible, deux entités énigmatiques qui résistent depuis plusieurs décennies. Grâce à son acuité exceptionnelle, l’E-ELT apportera une réponse très précise au grand défi cosmologique de tous les temps: reconstituer l’histoire de l’Univers.

Source : Sciences et Avenir

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