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Montée des super télescopes: le télescope de trente mètres

Astronomie : Montée des super télescopes: le télescope de trente mètres

Comme l'a dit Carl Sagan, «Comprendre, c'est de l'extase». Mais pour comprendre l'univers, nous avons besoin de mieux en mieux pour l'observer. Et cela signifie une chose: de grands, d’énormes, d’énormes télescopes.

Dans cette série, nous examinerons six super télescopes en cours de construction:

  • Le télescope géant de Magellan
  • Le très grand télescope
  • Télescope de 30 mètres
  • Le très grand télescope européen
  • Grand télescope topographique synoptique
  • Télescope spatial James Webb
  • Le télescope levé infrarouge à champ large

Le télescope de trente mètres

Le télescope de trente mètres (TMT) est en cours de construction par un groupe international de pays et d'institutions, à l'instar de nombreux super télescopes. En fait, ils sont fiers de souligner que le consortium international derrière le TMT représente près de la moitié de la population mondiale. Chine, Inde, États-Unis, Japon et Canada. Le projet nécessite que de nombreux partenaires absorbent les coûts; environ 1, 5 milliard de dollars.

Le principal miroir de chacun des super télescopes au monde est le miroir principal, et le TMT n'est pas différent. Le miroir principal du TMT fait, bien évidemment, 30 mètres de diamètre. Il s'agit d'une conception segmentée composée de 492 miroirs plus petits, chacun d'un hexagone de 1, 4 mètre.

La capacité de collecte de lumière du TMT sera 10 fois supérieure à celle du télescope Keck et plus de 144 fois supérieure à celle du télescope spatial Hubble.

Mais le TMT est plus qu'un simple "seau de lumière". Il excelle également avec d'autres capacités qui définissent l'efficacité d'un super télescope. L'un d'eux est ce qu'on appelle résolution spatiale limitée par diffraction (DLSR).

Illustration du miroir primaire segmenté du télescope de trente mètres. Image courtoisie TMT Observatoire international

Lorsqu'un télescope est pointé sur des objets distants qui apparaissent proches les uns des autres, la lumière des deux peut se disperser suffisamment pour que les deux objets apparaissent ensemble. La résolution spatiale limitée par la diffraction signifie que lorsqu'un opescope observe une étoile ou un autre objet, aucune lumière provenant de cet objet n'est dispersée par des défauts du télescope. Le TMT distinguera plus facilement les objets proches les uns des autres. En ce qui concerne les DLSR, le TMT dépassera le facteur de Keck d'un facteur 3 et celui de Hubble d'un facteur de 10 à certaines longueurs d'onde.

L'optique active est cruciale pour la fonction des grands miroirs segmentés comme le TMT. En contrôlant la forme et la position de chaque segment, l'optique active permet au miroir primaire de compenser les changements de vent, de température ou de contraintes mécaniques sur le télescope. Sans l'optique active et l'optique adaptative de sa technologie soeur, qui compense les perturbations atmosphériques, tout télescope d'une taille supérieure à environ 8 mètres ne fonctionnerait pas correctement.

Le TMT fonctionnera dans les longueurs d'onde proche de l'ultraviolet, visible et proche infrarouge. Il sera plus petit que le très grand télescope européen (E-ELT), qui aura un miroir primaire de 39 mètres. L'E-ELT fonctionnera dans les longueurs d'onde optiques et infrarouges.

Les super télescopes du monde sont des mastodontes. Pas seulement dans la taille de leurs miroirs, mais dans leur masse. La masse en mouvement du TMT sera d'environ 1 420 tonnes. Le déplacement rapide du TMT fait partie de la conception du TMT, car il doit réagir rapidement lorsque quelque chose comme une supernova est repéré. Le dossier scientifique détaillé appelle le TMT à acquérir une nouvelle cible dans un délai de 5 à 10 minutes.

Cela nécessite un système informatique complexe pour coordonner les instruments scientifiques, les miroirs, l'optique active et l'optique adaptative. Ce fut l'un des premiers défis du projet TMT. Cela permettra au TMT de réagir à des phénomènes transitoires tels que les supernovae lorsque repérés par d'autres télescopes comme le grand télescope synoptique.

La science

Le TMT examinera la plupart des questions importantes en astronomie et en cosmologie aujourd'hui. Voici un aperçu des principaux sujets abordés par le TMT:

  • La nature de la matière noire
  • La physique des objets extrêmes comme les étoiles à neutrons
  • Premières galaxies et réionisation cosmique
  • Formation de galaxie
  • Trous noirs super-massifs
  • Exploration de la voie lactée et des galaxies voisines
  • La naissance et les débuts de la vie des étoiles et des planètes
  • Science du domaine temporel: Supernovae et sursauts gamma
  • Exo-planètes
  • Notre système solaire

Ceci est une liste complète de sujets, bien sûr. Il laisse très peu de place et témoigne de la puissance et de l'efficacité du TMT.

La puissance brute du TMT n'est pas en cause. Une fois en opération, il améliorera notre compréhension de l’Univers sur plusieurs fronts. Mais l'emplacement réel du TMT pourrait toujours être en cause.

Où sera construit le TMT?

Le lieu initial du TMT était le Mauna Kea, le sommet de 4 200 mètres à Hawaii. Mauna Kea est un excellent emplacement et abrite plusieurs télescopes, notamment l'observatoire Keck, le télescope Gemini, le télescope Subaru, le télescope Canada-France-Hawaii et le télescope James Clerk Maxwell. Mauna Kea est également le site de l'antenne la plus à l'ouest du réseau à très longue base.

Le sommet du Mauna Kea est un site privilégié pour les télescopes, comme le montre cette image. Image courtoisie des observatoires Mauna Kea

Le différend entre certains Hawaïens et le TMT a été bien documenté ailleurs, mais le grief fondamental à propos du TMT est que le sommet du Mauna Kea est une terre sacrée et ils souhaiteraient que le TMT soit construit ailleurs.

Les organisations à l'origine du TMT souhaiteraient toujours qu'il soit construit à Mauna Kea et un processus juridique est en cours autour du conflit. Au cours de ce processus, ils ont identifié plusieurs sites alternatifs possibles pour le télescope, notamment à La Palma, dans les îles Canaries. Universe Today a contacté Christophe Dumas, PhD, chercheur à l'Observatoire TMT, au sujet du transfert possible du TMT vers un autre site.

Le Dr Dumas nous a déclaré que «le Mauna Kea reste le lieu de prédilection du TMT en raison de ses superbes conditions d'observation et de la synergie avec les autres installations partenaires du TMT déjà présentes sur la montagne. Sa très haute altitude de presque 14 000 pieds en fait le site astronomique de premier plan dans l'hémisphère nord. Le ciel au-dessus de Mauna Kea est très stable, ce qui permet d'obtenir des images très nettes. Il offre également une excellente transparence, une faible pollution lumineuse et des températures froides stables qui améliorent la sensibilité pour les observations dans l'infrarouge. ”

Le site secondaire préféré de La Palma abrite plus de 10 autres télescopes, mais une délocalisation aux Îles Canaries aurait-elle une incidence sur les connaissances scientifiques du TMT? M. Dumas dit que le site des îles Canaries est également excellent et présente des caractéristiques atmosphériques similaires à celles de Mauna Kea, notamment en ce qui concerne la stabilité, la transparence, la noirceur et une fraction de nuit claire.

Le Gran Telescopio Canarias (le grand télescope des Canaries) est actuellement le plus vaste champ d'application de La Palma. À 10 m de diamètre, il serait nain par le TMT. Image: par Pachango - Propre travail, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6880933

Comme l'explique M. Dumas, «La Palma est située à une altitude inférieure et en moyenne plus chaude que le Mauna Kea. Ces deux facteurs vont réduire la sensibilité du TMT à certaines longueurs d’onde dans la région infrarouge du spectre. "

M. Dumas a déclaré à Universe Today que cette sensibilité réduite dans l'infrarouge pouvait être surmontée en programmant différentes tâches d'observation. "Ce problème spécifique peut être en partie atténué par la mise en œuvre d'une planification adaptative des observations TMT, afin de faire correspondre l'exécution des programmes infrarouges les plus exigeants aux meilleures conditions atmosphériques au-dessus de La Palma."

Fin des procédures judiciaires

Le 3 mars, les audiences du TMT ont duré 44 jours. À cette époque, 71 personnes ont témoigné pour et contre le TMT en construction à Mauna Kea. Ceux qui sont contre le télescope disent que le site est une terre sacrée et qu’il ne devrait plus y avoir de construction de télescope. Les membres du TMT ont plaidé en faveur de la science que le TMT offrira à tout le monde et des possibilités d’éducation qu’il offrira aux Hawaïens.

Bien que la construction ait été retardée et que les gens se soient rendus devant les tribunaux pour faire arrêter le projet, il semble que le TMT sera définitivement construit - quelque part. Le financement est en place, la conception est finalisée et la fabrication des composants est en cours. Les retards signifient que la première lumière du TMT est toujours incertaine, mais une fois que nous y arriverons, le TMT changera la donne, tout comme les autres super télescopes du monde.

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