Aujourd’hui, on va répondre à THE QUESTION qui vous empêche sûrement de dormir la nuit (je comprends) :
WHY ON CONSTRUIT DES TELESCOPES DE + EN + GRANDS ??
Les télescopes du siècle dernier font plutôt 1 à 2 m de diamètre et parmi les plus grands, on trouve :
- Le télescope de l'Observatoire de Haute-Provence (1960) de 1.93 m de diamètre, (crédit José Rodrigues),
- Le télescope de l’Observatoire du Mont Wilson (1917) de 2.5 m de diamètre,
- Le télescope Bernard Lyot, au Pic du Midi (1980) de 2m de diamètre.
Avec le nouveau millénaire, on entre dans l’ère des télescopes de 8 à 10 mètres de diamètre, avec notamment :
- Les jumeaux Keck (Hawaï, 10m, 1993/1996)
- Les 4 unités du Very Large Telescope (Chili, 8.2m, ~2000) (crédit : ESO)
- Le Subaru Telescope (Hawaï, 8.2m, ~2000)
- Les jumeaux Gemini (Hawaï/Chili, 8.1m, 2000) (crédit : Mailseth)
- Le Gran Telescopio Canarias (Hawaï, 10.4m, 2007/09) ...
Depuis, c’est devenu une véritable course au plus grand diamètre !
- Le Thirty Meter Telescope (Hawaï, 30m, 2027)
- Le Giant Magellan Telescope.
- L’ELT (Extremely Large Telescope, Chili, 40m, 2027). (crédit : ESO)
Voir les 4 photos ci-dessous :
Et dans l’espace, même combat !
On passe de :
- Hubble (2.4m, 1990),
- Spitzer (85cm, 2003),
- Herschel (3.5m, 2009),
- James Webb Space Telescope
ou JWST (6.5m, fin 2021.
Crédit : Adriana Manrique Gutierrez)
- voire au Large UV-Optical-IR telescope,
un projet de la NASA pour ~2040.
Alors pourquoi cette compétition entre le VERY LARGE Telescope, le GIANT Magellan Telescope, l’EXTREMELY LARGE TELESCOPE, le LARGE UV-Optical-IR telescope ???
BE READY MY FRIEND, ON VA PARLER RESOLUTION !
Déjà, la résolution, qu'est-ce que c'est ? C’est la taille de l’image d’une étoile vue à travers un télescope. Ça donne la taille des plus petits détails de l'image et donc la capacité d’un télescope à discerner deux objets très proches.
Prenons un télescope ordinaire. L’image d’une étoile vue au travers de ce télescope ressemble à un petit disque. La taille de ce disque (et donc des détails les + précis qu’on peut discerner avec ce télescope) est d’environ λ/D :
λ = longueur d’onde d’observation et D = diamètre du télescope. Ben oui, vous savez bien qu'en astronomie, on observe pas seulement dans le visible, mais aussi beaucoup dans l'infrarouge !
(λ prononcer Angstrom : 1 λ = 0,1 nanomètre nm).
Et il y a une règle : plus λ/D est petit, plus il y a de détails !
Mais que cache cette règle ?
-> Déjà, plus la longueur d’onde λ augmente, plus les détails sont gros et donc moins le télescope a une bonne résolution : l’image est plus floue dans l’infrarouge (380nm<λ<780nm) que dans le visible (700nm<λ<5mm), par exemple.
-> Ensuite, plus le diamètre du télescope D augmente, plus les détails… sont fins ! L’image est plus nette, avec davantage de détails, et une meilleure résolution.
Prenons un exemple avec la formidable comparaison d’images obtenues avec Spitzer (85cm de diamètre) et le Webb (6.5m !) :
(crédit : NASA)
Magnifique, non ?? Ça explique la fameuse course aux très grands télescopes, au sol comme dans l’espace ! (la longueur d'onde est ici très proche : 7.7 > 8 µ).
Fun fact : JWST est + grand que Hubble… Donc a-t-il une meilleure résolution ? Eh bien non ! Car comme dit plus haut, la longueur d’onde compte aussi… Or JWST (6.5 m) observe dans l’infrarouge et Hubble (2.4 m) surtout dans le visible ! Donc finalement, leurs résolutions sont plutôt équivalentes.
Pour comparer, regardez les radio-télescopes : ils sont immeeeeenses ! 100m de diamètre pour celui de Nançay, 305m pour feu Arecibo, 500m pour le radiotélescope chinois ! Mais pour ces télescopes, λ est aussi bieeennn + grand que pour nos observations en visible et infrarouge (>1m). On est obligé de compenser la moindre résolution dans cette gamme d' λ par un plus grand diamètre.
(crédit photo Arecibo : Mariordo Mario Roberto Durán Ortiz)
Maintenant, la question : COMMENT ALLER ENCORE PLUS LOIN EN RÉSOLUTION ??
En combinant plusieurs télescopes pour tricher sur le diamètre : plutôt que d’avoir un seul télescope très très grand (complexe, coûteux, limites technologiques), coupler des petits télescopes espacés de ce diamètre (c’est le principe des interféromètres). Car ensemble, on est plus forts… et on a une meilleure résolution.
C’est ainsi qu’on peut recombiner les 4 télescopes du Very Large Telescope en un seul super télescope, ou ceux de ALMA, ou encore ceux de CHARA.
(crédit photo ALMA : ESO)
Du coup, le plus grand télescope qui aie jamais existé, c’est lequel ?
L’EVENT HORIZON TELESCOPE (ou EHT), de la taille de… LA TERRE !
Une combinaison de 8 télescopes (dont ALMA dont j’ai parlé + haut, et… un télescope au pôle Sud !)
(crédit : ESO/O. Furtak)
L'EHT, mais si, vous connaissez, il a permis d’obtenir la toute première image d’un trou noir, M87*, le trou noir supermassif logé au cœur de la galaxie M87 !
(crédit : Event Horizon Telescope collaboration)
Un peu de calcul : les 8 télescopes observaient à λ = 1.3mm, et le diamètre de la Terre est D = 12.742 km, ce qui nous donne une résolution de λ /D ~ 21 microarcsecondes. Pour observer un trou noir de… 42 microarcsecondes de diamètre !
Autant vous dire qu’on était très limite limite, et ça explique que cette image soit en réalité très floue !!!
Pour l’anecdote, voici une simulation de ce à quoi aurait ressemblé cette image sans ALMA et APEX. Chaque télescope était indispensable !!!
(crédit : EHT collaboration)
BREF, souvenez-vous bien de ce super télescope, car l’EHT va encore nous éblouir : le 12 Mai 2022 (oui, ce jeudi !!!!!!!), l’ESO et l’équipe du EHT feront une annonce extraordinaire et tiendront une conférence de presse, à laquelle vous pouvez assister en direct ici à 15h :
Pour en savoir plus sur la genèse des instruments optiques (Galilée, lunetes, télescopes, miroirs, interférométrie...) : c'est ici !
Michel HAVEZ, Mai 2022, d'après une publication de Lucie Leboulleux.
コメント