« Une révolution technologique »

Perché au sommet aride du Cerro Pachon, à 2 682 mètres d’altitude dans le désert d’Atacama au Chili, un endroit idéal pour scruter le ciel, le télescope géant Vera C. Rubin vient de publier ses trois premières images spectaculaires. Deux d’entre elles montrent une partie de l’amas de la Vierge, situé à plus de 50 millions d’années-lumière de la Terre et qui rassemble entre 1 300 et 2 000 galaxies.

On peut y voir deux galaxies spirales, trois galaxies en fusion et de nombreuses étoiles de la Voie lactée. La troisième image, qui résulte de la combinaison de 678 prises de vues réalisées en sept heures, révèle les nébuleuses Trifide et de la Lagune, des amas d’étoiles, de gaz et de poussières situés dans la constellation du Sagittaire. En quelques dix heures d’essai, le télescope a repéré des millions de galaxies ainsi que des millions d’étoiles de la Voie lactée, et 2104 astéroïdes jamais vus dans notre système solaire.

L’observatoire Vera Rubin est un projet international piloté par les États-Unis et cofinancé par la National Science Foundation (NSF) et le Département de l’Énergie (DOE). Il a été baptisé du nom de l’astronome américaine Vera C. Rubin (1928-2016), qui a démontré l’existence de la matière noire, une composante mystérieuse qui remplirait environ 25% de l’Univers.

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Une caméra numérique de 3 tonnes

L’observatoire abrite le Large Synoptic Survey Telescope doté d’un grand miroir de 8,4 mètres de diamètre, d’un puissant système de traitement de données et surtout de la plus grande caméra astronomique du monde, dont la taille est comparable à celle d’une voiture. Cette caméra numérique de 3 tonnes est la plus précise jamais fabriquée, offrant une résolution exceptionnelle de 3,2 milliards de pixels !

Elle permet de capturer des images détaillées du ciel nocturne dont chacune est si grande qu’il faudrait un mur de 400 écrans de télévision ultra-haute définition pour les afficher. « Le télescope Vera Rubin possède la plus grande caméra jamais construite pour explorer l’univers, s’enthousiasme David Elbaz astrophysicien au CEA (Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies alternatives). Son champ de vue est si grand qu’il est capable de voir l’équivalent de la taille de 40 pleines lunes à chaque pose. On n’avait jamais vu ça, c’est 36 000 fois le champ de vue du James Webb ! ».

La France a apporté une contribution à cet instrument puisque le changeur de filtres a été conçu et fabriqué par trois laboratoires Nucléaire & Particules du CNRS qui assureront aussi la maintenance de ce système pendant les dix ans d’observation du télescope.

Une véritable révolution pour l’astronomie

L’observatoire devrait être officiellement lancé ce mois de juillet et le relevé automatique de données destinées à la recherche scientifique doit démarrer en octobre. Sa mission est de collecter un volume d’informations sans précédent sur l’univers visible, surpassant celui de tout autre observatoire au monde. En trois ou quatre jours, il sera capable de numériser tout le ciel visible !

Ainsi durant les dix prochaines années, le Vera Rubin va cartographier plus de 800 fois l’intégralité du ciel de l’hémisphère Sud. Il devrait alors répertorier 17 milliards d’étoiles de la Voie lactée et 20 milliards de galaxies. Une véritable révolution pour l’astronomie ! Au terme de sa première année d’exploitation, Vera Rubin aura produit plus de données que l’ensemble des observatoires terrestres existants. « Nous sommes entrés dans une nouvelle ère de l’étude de l’univers, affirme David Elbaz. Dans le passé, chaque nouveau télescope apportait un regard nouveau, une capacité de voir de la lumière invisible comme les infrarouges. Mais aujourd’hui, on a exploré toutes les fréquences de la lumière, alors on observe autrement ».

Et ce n’est pas tout. En parallèle à Vera Rubin, un autre grand relevé cosmologique est réalisé depuis 2023 par le télescope spatial européen Euclid, mais sur une zone du ciel différente puisqu’il peut couvrir les deux hémisphères. Ainsi souligne David Elbaz, « les astrophysiciens se sont dotés de deux observatoires capables d’observer la quasi totalité de l’univers avec une qualité presque comparable au télescope spatial Hubble, qui ne voyait que l’équivalent de la pointe d’un stylo porté à bout de bras. Ces deux observatoires sont Euclid, dans l’espace, et Vera Rubin, au sol. C’est effectivement une révolution technologique, un regard révolutionnaire, et la question que tout le monde se pose est : cela apportera-t-il aussi une révolution scientifique, celle tant attendue qui nous permettra de comprendre pourquoi l’univers s’étend de plus en plus vite ? ».

Débusquer la matière noire entre autre missions

Désormais, l’Observatoire Vera Rubin va explorer durant une décennie quatre domaines scientifiques. Le premier vise à débusquer la « matière noire », cette substance mystérieuse qui agrège les galaxies et structure l’Univers. La deuxième prouesse de Rubin sera de découvrir plusieurs millions de nouveaux astéroïdes de notre Système solaire, voire de détecter des objets encore jamais observés.

Le troisième domaine d’intervention sera de fouiller l’origine d’un phénomène exceptionnel ponctuel, par exemple certaines ondes gravitationnelles, suite à une alerte lancée par des détecteurs installés dans le monde. Enfin, Vera Rubin devra scruter l’origine des événements rares et éphémères, comme l’apparition de supernovæ, ces brusques explosions d’étoiles massives. En effet, « grâce à son champ de vue extraordinairement grand, le Vera Rubin est en quelque sorte l’équivalent de l’œil d’une mouche dans le règne animal, explique David Elbaz. Comme la mouche, il est capable de détecter une proie où qu’elle se trouve. Et les proies du Vera Rubin, ce sont les phénomènes transitoires dans l’univers. L’univers change en permanence, des étoiles explosent, ou parfois entrent en collision, des astéroïdes traversent le champ de vue. Le Vera Rubin détectera 10 millions d’événements transitoires chaque nuit. Il sera doté d’une puissante intelligence artificielle pour les trier et sélectionner ceux qui seront suivis par d’autres télescopes ».

Et pour tout savoir, une dernière question : quelle est la différence entre le puissant observatoire terrestre Vera Rubin et James Webb, le super-télescope spatial dont les images ne cessent de nous émerveiller ? « Avec le James Webb, on plonge dans l’invisible, au plus profond de l’univers, répond David Elbaz, pour voir naître les premières étoiles, et pour explorer les planètes en orbite autour d’autres soleils. Le James Webb, c’est la loupe qui vous permet de voir si vous avez une poussière dans l’œil. Le Vera Rubin, c’est l’observatoire qui vous permet d’étudier le comportement social des 8 milliards d’habitants de notre planète ».