Comme l'a dit Carl Sagan, «La compréhension est l'ecstasy». Mais pour comprendre l'Univers, nous avons besoin de mieux en mieux de l'observer. Et cela signifie une chose: de grands, énormes, énormes télescopes.
Dans cette série, nous allons voir six super télescopes en construction:
- Le télescope géant de Magellan
- Le très grand télescope
- Télescope de 30 mètres
- Le télescope européen extrêmement grand
- Grand télescope synoptique
- Télescope spatial James Webb
- Le télescope infrarouge à champ large
Le télescope de trente mètres (TMT) est construit par un groupe international de pays et d'institutions, comme beaucoup de 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 a besoin de nombreux partenaires pour absorber les coûts; environ 1,5 milliard de dollars.
Le cœur de tous les super télescopes du monde est le miroir principal, et le TMT n'est pas différent. Le miroir principal du TMT mesure évidemment 30 mètres de diamètre. Il s'agit d'une conception segmentée composée de 492 petits miroirs, chacun d'un hexagone de 1,4 mètre.
La capacité de collecte de lumière du TMT sera 10 fois celle du télescope Keck et plus de 144 fois celle du télescope spatial Hubble.
Mais le TMT est plus qu'un énorme «seau léger». Il excelle également avec d'autres capacités qui définissent l'efficacité d'un super télescope. L'un d'eux est ce qu'on appelle la résolution spatiale limitée par diffraction (DLSR).
Lorsqu'un télescope pointe vers des objets éloignés qui semblent proches l'un de l'autre, la lumière des deux peut se disperser suffisamment pour faire apparaître les deux objets comme un seul. Une résolution spatiale limitée par la diffraction signifie que lorsqu'une «lunette observe une étoile ou un autre objet, aucune lumière de cet objet n'est diffusée par des défauts du télescope. Le TMT distinguera plus facilement les objets proches les uns des autres. En ce qui concerne le DLSR, le TMT dépassera le Keck d'un facteur 3 et dépassera le Hubble d'un facteur 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 principal 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 sœur, qui compense les perturbations atmosphériques, tout télescope de plus de 8 mètres environ ne fonctionnerait pas correctement.
Le TMT fonctionnera dans les longueurs d'onde proche ultraviolet, visible et proche infrarouge. Il sera plus petit que le télescope européen extrêmement grand (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 géants. Pas seulement dans la taille de leurs miroirs, mais dans leur masse. La masse mobile 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 cas scientifique détaillé appelle le TMT à acquérir une nouvelle cible en 5 à 10 minutes.
Cela nécessite un système informatique complexe pour coordonner les instruments scientifiques, les miroirs, l'optique active et l'optique adaptative. C'était l'un des défis initiaux du projet TMT. Il permettra au TMT de répondre à des phénomènes transitoires comme les supernovae lorsqu'il est repéré par d'autres télescopes comme le Large Synoptic Survey Telescope.
Le TMT étudiera la plupart des questions importantes en astronomie et cosmologie aujourd'hui. Voici un aperçu des principaux sujets que le TMT abordera:
- La nature de la matière noire
- La physique des objets extrêmes comme les étoiles à neutrons
- Galaxies anciennes et réionisation cosmique
- Formation de galaxie
- Trous noirs super massifs
- Exploration de la voie lactée et des galaxies voisines
- La naissance et les premières vies des étoiles et des planètes
- Science du domaine temporel: éclats de supernovae et de rayons gamma
- Exo-planètes
- Notre système solaire
Il s'agit d'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 fonctionnement, il fera progresser notre compréhension de l'Univers sur plusieurs fronts. Mais l'emplacement réel du TMT pourrait encore être remis en question.
Le lieu d'origine du TMT était Mauna Kea, le sommet de 4 200 mètres à Hawaï. Mauna Kea est un excellent emplacement et abrite plusieurs télescopes, notamment l'observatoire Keck, le télescope Gemini, le télescope Subaru, le télescope Canada-France-Hawaï et le télescope James Clerk Maxwell. Mauna Kea est également le site de l'antenne la plus à l'ouest du Very Long Baseline Array.
Le différend entre certains des Hawaïens et le TMT a été bien documenté ailleurs, mais la plainte fondamentale concernant le TMT est que le sommet du Mauna Kea est une terre sacrée, et ils aimeraient que le TMT soit construit ailleurs.
Les organisations derrière le TMT souhaiteraient toujours qu'il soit construit à Mauna Kea, et un processus juridique se déroule autour du différend. Au cours de ce processus, ils ont identifié plusieurs sites alternatifs possibles pour le télescope, y compris La Palma dans les îles Canaries. Space Magazine a contacté Christophe Dumas, PhD., Scientifique de l'Observatoire TMT, au sujet d'une éventuelle relocalisation du TMT vers un autre site.
Le Dr Dumas nous a dit que «Mauna Kea reste le lieu privilégié pour le TMT en raison de ses excellentes conditions d'observation et de la synergie avec d'autres installations partenaires du TMT déjà présentes sur la montagne. Sa très haute élévation de près de 14 000 pieds en fait le premier site astronomique de l'hémisphère nord. Le ciel au-dessus du Mauna Kea est très stable, ce qui permet d'obtenir des images très nettes. Il présente également une excellente transparence, une faible pollution lumineuse et des températures froides stables qui améliorent la sensibilité des observations dans l'infrarouge. »
Le site secondaire préféré de La Palma abrite plus de 10 autres télescopes, mais la relocalisation aux îles Canaries affecterait-elle la science réalisée par le TMT? Le Dr Dumas dit que le site des îles Canaries est également excellent, avec des caractéristiques atmosphériques similaires à Mauna Kea, y compris la stabilité, la transparence, l'obscurité et la fraction des nuits claires.
Comme l'explique le Dr Dumas, «La Palma est à un site plus bas et en moyenne plus chaud que Mauna Kea. Ces deux facteurs réduiront la sensibilité du TMT à certaines longueurs d'onde dans la région infrarouge du spectre. »
Le Dr Dumas a déclaré à Space Magazine que cette sensibilité réduite dans l'infrarouge peut être quelque peu 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, pour faire correspondre l'exécution des programmes infrarouges les plus exigeants avec les meilleures conditions atmosphériques au-dessus de La Palma.»
Le 3 mars, 44 jours d'audiences judiciaires sur le TMT ont pris fin. Pendant cette période, 71 personnes ont témoigné pour et contre la construction du TMT sur 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. Ceux du TMT se sont prononcés en faveur de la science que le TMT offrira à tout le monde et des opportunités d'éducation qu'il offrira aux Hawaïens.
Bien que la construction ait été retardée et que les gens soient allés au tribunal 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 encore incertaine, mais une fois que nous y arriverons, le TMT changera la donne, tout comme les autres super télescopes du monde.
