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dans cette rubrique je vais tenter de vous expliquer de
façon « simple »
l’intérêt de l’astronomie en
antarctique. au risque
d’être parfois un peu
« simpliste » pour les
astronomes et pas très
astronomes et pas très
rigoureux dans les termes employés, je
préfère vulgariser pour rendre
accessible à un maximum de personne. pour ceux qui
désirent approfondir, j’imagine
qu’ils trouveront sans peine une
littérature bien plus pointue sur le net ou ailleurs. toutes
les questions et
remarques sont les bienvenues.
toute personne qui
n’est pas familière avec ce domaine peut
se poser la question de l’intérêt de
venir poser un observatoire astronomique
dans un des endroits les plus isolés et hostile de la
planète.
sur terre et dans l’espace de nombreux télescopes
de grands
de grands
diamètres scrutent sans relâche le ciel pour
apporter aux astronomes des
réponses aux questions qu’il se posent sur la
formation de l’univers, la
mécanique céleste, la formation, la vie, et la
mort des étoiles et bien sur la
présence d’éventuelles
planètes similaire à la notre dans
d’autres galaxies.
alors, pourquoi donc
installer des télescopes en
antarctique ?
il existe 3 principales
raisons.
la première, la pollution lumineuse quasi inexistante et
surtout la présence de nuit continue durant presque 3 mois
dans l’année.
essayez de suivre un objet durant 72 h sur le mont paranal au
chili, lieu
d’implantation du vlt(1)
et vous verrez que je jour viendra inexorablement
troubler vos observations.
dôme c est un site idéal pour suivre par exemple
des étoiles
variables dont l’intensité lumineuse varie de
façon périodique en quelques
jours. cela permet d‘étudier ce
phénomène et de comprendre pourquoi une
étoile
voit sa luminosité varier de plus deux fois en 48h.
(imaginez le soleil dans
cette situation…). la nuit permanente est de toute
façon un sérieux atout pour
l’astronomie dans le domaine du visible. à
l’opposé, la période de jour
continue est idéale pour des observations de
l’astre du jour. ajoutons à cela
le ciel coronal (d’une très grande
pureté) quasi
permanent de dôme c qui est idéal pour les
observations de la
couronne solaire.
la seconde raison est la stabilité de
l’atmosphère.
je vais prendre un peu de temps pour tenter
d’expliquer simplement l’impact de la turbulence
atmosphérique sur les observations.
la « puissance » d’un
instrument est caractérisée
par son diamètre. plus le miroir d’un
télescope est grand, plus celui-ci collecte de
la lumière et donc plus il voit des objets de faible
brillance (en astronomie
nous parlons de magnitude pour définir la
luminosité d’un astre). l’autre
avantage apporté par le diamètre, c’est
la résolution ; plus le télescope
est grand plus sa capacité à distinguer des
petits astres ou bien à séparer des
astres proches est grande. pour
faire
simple, plus c’est gros, et plus ça grossit et
donc plus on voit de détails...
cette règle
relativement simple est troublée par un autre
paramètre : la présence de
l’atmosphère. en effet, dans l’espace,
le
télescope hubble avec ses 2,4m de diamètre
affranchis de la couche turbulente qu’est
l’atmosphère peut atteindre sont pouvoir de
résolution théorique et c’est
pourquoi bien que plus « petit »
que la plupart des télescopes
terrestres il est néanmoins un instrument de pointe.
sur terre, la plus
mauvaise partie de l’instrument, c’est
l’atmosphère.
vous pouvez avoir le meilleur instrument, le plus gros, le mieux
réglé, si
devant lui, vous mettez un filtre de très mauvaise
qualité, vous ferez de
mauvaises observations.
(si la surface de vos verres de lunettes comportaient des
creux et des bosses de plusieurs millimètres la vision
serait bien moins bonne
qu’une finition au niveau nanométrique).
l’atmosphère
agit
comme un filtre dont la qualité peut dépendre du
lieu.
comparons
l’atmosphère à un tapis de bulles de
diamètres
différentes collées les unes aux autres.
maintenant, imaginons un télescope,
l’atmosphère et
une
source de lumière qui émet des rayons lumineux,
une
étoile par exemple. la lumière part de
l’étoile, traverse l’espace sans trop
d’encombres et arrive à la couche
d’atmosphère.
et là c’est le drame…
au moment d’arriver devant l’ouverture du
télescope, elle
a traversé plusieurs bulles non homogènes en
taille et en température. les rayons lumineux
n’ont
donc pas tous effectué le même trajet avant de
frapper le miroir du télescope.
l’image de l’étoile est donc
altérée.
(imaginez que vos verres de
lunettes soient fait de morceaux de verres
d’épaisseur et de tailles
différentes collés entre eux, pas certain que
vous n'aurez pas un énorme
mal de crâne à cause de la déformation
du paysage vous environnant que cela va
créer..).
simulation des effets de la turbullence sur les images.
jupiter, image défocalisée d'une
étoile et tache
de diffraction. dans differentes conditions de stabilité.
| parfaite |
bonne |
moyenne |
mauvaise |
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réalisé
avec le logiciel abberator de cor berrevoets. image de jupiter : e.
bondoux
maintenant, imaginez que par chance le diamètre du
télescope
est inférieur au diamètre de la plus petite bulle
présente devant (un peu comme
votre œil devant un verre de lunette homogène plus
grand que votre pupille).
dans ce cas tous les rayons lumineux traversent la même bulle
et donc sont
altérés de la même façon ce
qui est bien moins gênant pour vos observations.
et bien c’est
la base du problème, la taille des bulles en
comparaison au diamètre du télescope. plus la
taille de la bulle est grande,
plus on peut correctement exploiter un grand télescope. la
taille de ces " bulles" est appelée r0
pour vous donner une idée, en france dans mon jardin
à
50 km de paris, site de turbulence
« moyenne » on peut dire que
le r0 moyen est de 8 à10cm environ et le maximum que
j’ai pu observer doit se
situer autour de 15cm.
en france sur des sites exceptionnels on doit pouvoir
arriver quelques fois par an à 40 cm.
ici, nos instruments ont pu enregistrer une valeur de 104cm
plusieurs minutes à 7m du sol, 50cm est courant.
vous me direz, nous sommes loin des 8m qui sont la taille
des miroirs du vlt. en effet, mais en terme de turbulence le site de
dôme c est
au niveau de celui de paranal et si l’on
s’élève à plus de
30 m par
rapport au sol (épaisseur de la couche turbulente),
certainement bien meilleur.
c’est ce qui caractérise dôme c, la
faible épaisseur de
cette couche turbulente. il est techniquement envisageable de
s’élever de
30 m et donc d’avoir accès le plus souvent au ciel le plus stable sur
terre.
la troisième particularité du site de
dôme c, c’est le
faible taux d’humidité dans l’air. comme
vu ci-dessus l’atmosphère agit comme
un filtre, si la
turbulence peut être
comparée au niveau de polissage de celui-ci,
l’autre caractéristique d’un
filtre c’est la bande passante. à savoir la
"couleur" de la lumière
qu’il va laisser passer.
vos verres de lunette laissent passer toute la lumière
visible (c’est plus sympa pour nous…).
s’ils étaient rouges (ou bleu, ou vert)
, vous n’auriez accès qu’à
une petite partie de toute la lumière qui nous
entoure, le paysage serait donc bien monotone à la longue.
une prairie vue à
travers un verre rouge, c’est pas très
fun… tout un monde échapperait donc à
notre
vue.
en astronomie c’est pareil, l’observation du ciel
ne se
limite pas à la lumière visible, le rouge, le
vert, le bleu, et donc le blanc
ne sont qu’une
infime partie des
radiations que nous envoient les objets du cosmos. il serait donc
très réducteur
de n’observer que dans ces longueurs d’onde (ces
couleurs…)
beaucoup de choses très intéressantes se passent
dans
l’infrarouge. nos yeux ne peuvent les voir, mais nous
disposons de détecteurs
ou caméras capables de le faire. et c’est
là, encore une fois que l’atmosphère
vient jouer les trouble-fêtes. elle agit comme un filtre,
particulièrement à
cause de l’humidité qu’elle contient,
qui coupe une grande partie du
rayonnement infra rouge qui nous provient de l’espace. hubble
démontre encore
une fois son avantage, étant dépourvu de ce
satané filtre qui nous rend nos
instruments terrestres "aveugles" à une grande partie des
« couleurs » de
l’univers.
l’air de l’antarctique est un des plus "secs"
sur terre, nous pouvons donc en déduire que c’est
sur ce continent que l’on
pourra observer toute une gamme de
« lumières » comme
nulle part
ailleurs sur terre…
en contrepartie de tous ces avantages, l’astronomie
à dôme c
n’est pas de tout repos.
le froid complique énormément la mise en place,
le réglage
et l’exploitation des instruments.
il nécessite l’emploi de matériaux et de
développement spécifique. les câbles,
connecteurs, métaux,
graisses utilisées doivent être prévu
pour supporter des températures de –80°
le givre qui se dépose doit être combattu.
les variations de température demandes des
réglages
réguliers.
l’isolement impose aux techniciens d’hiverner dans
les
conditions que vous commencez à imaginer. les gros travaux
doivent être
effectués durant les 3 mois
d’été.
les technologies à employer
sont peu différentes du spatial
et donc les budgets (qui sont certainement la principale limitation)
explosent.
l’astronomie
à dôme c bien que présente depuis 1995,
n’est
qu’aux prémices d’une formidable
aventure ponctuée de défis technologiques et
humains, mais des projets passionnants pour l’avenir existent
et si la volonté
est présente, l’antarctique sera le lieu de
l’astronomie de demain…
(1) le vlt (very
large telescope) est
un projet de l’eso (european southerne observatory). il
s’agit
de 4 télescopes de 8,2m installés sur le mont
paranal au
chili. ces 4 télescopes
(antu, kueyen, melipal et yepun) auront la particularité de
pouvoir une fois le
système opérationnel combiner leurs faisceaux
optiques
pour réaliser le plus
grand interféromètre optique actuel et donc
obtenir le
pouvoir résolvant qu'aurait un télescope bien
plus grand.
le site de paranal est considéré comme un
des meilleurs du monde pour l’astronomie visible. un des
instruments utilisé
pour tester la qualité de ce site est le dimm
utilisé lui aussi à dôme c.
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