Le super télescope de Vera Rubin nous offrira le plus grand film de notre univers : « C'est une révolution »

Quand on pense aux télescopes, on se demande toujours jusqu'où ils peuvent voir grâce à leurs puissantes lentilles. Le nouveau télescope Vera Rubin , construit dans les montagnes chiliennes où l'air pur et sec est un paradis pour les astronomes du monde entier, offre les deux .

Son « œil » se déplace rapidement et peut photographier de grandes zones de ciel en quelques heures, couvrant tout le ciel de l'hémisphère sud en 3 à 4 nuits .

En dix ans, il cartographiera l'ensemble du ciel 800 fois en lumière visible, proche infrarouge et proche ultraviolette, avec le plus grand capteur photographique au monde (3 200 mégapixels) et un objectif tout aussi record.

Cela nous offrira « le plus grand film de notre Univers », déclare Sara (Rosaria) Bonito , 48 ans, scientifique à l' Institut national d'astrophysique de l'Observatoire de Palerme, et qui représente l'INAF au conseil d'administration de la LSST Discovery Alliance de l'Observatoire Vera C. Rubin. Objectif : étudier comment la matière noire et l'énergie courbent et accélèrent le cosmos, mais aussi observer tout ce qui bouge ou change de luminosité dans le ciel, découvrir de nouveaux objets, étoiles, astéroïdes et comètes. Et, telle une sentinelle, alerter la communauté internationale de ce qui se passe. « Un projet révolutionnaire, également pour les nouvelles générations ».

Docteur Bonito, quelles nouvelles découvertes l’observatoire Vera Rubin a-t-il été conçu pour faire ?

Ce projet, né il y a vingt ans, se concentrait sur l'étude de l'énergie et de la matière noires. L'idée était de réunir pour la première fois trois grandes qualités des télescopes : un large champ de vision ; la rapidité, la capacité de déplacer rapidement le télescope et donc de prendre une image de l'ensemble du ciel austral tous les trois jours, donc en très peu de temps ; et la possibilité d'observer des objets très faibles et donc très lointains. Ensemble, ils ont quelque peu révolutionné au fil du temps les objectifs pour lesquels il avait été conçu à l'origine. Il est désormais possible d'utiliser ce projet révolutionnaire dans d'innombrables domaines : notre système solaire, notre galaxie, la Voie lactée, ainsi que tout ce qui est transitoire et viable dans le ciel.

Nous avons parlé d'« astrocinématographie ». Qu'est-ce que cela signifie ?

Cela signifie que nous aurons le plus grand film de notre univers, dans l'espace et le temps : une vision dynamique de la façon dont nous pouvons explorer le cosmos. Car des événements rares, inhabituels et intéressants, variables ou persistants, peuvent nous fournir une carte profonde et détaillée de notre univers tout entier.

Nous sommes habitués à observer le ciel des « étoiles fixes », les photos prises par les grands télescopes, et nous pensons que tout est immobile, ou que tout change sur une période bien plus longue qu'une vie humaine. Alors, que sont les objets transitoires ?

Presque tous les objets astrophysiques peuvent être considérés comme transitoires et variables. Il peut s'agir d'objets déjà connus, susceptibles d'être étudiés plus en détail, ou d'objets rares, comme les explosions de supernovae, les kilonovae, les fusions d'objets stellaires très denses, tels que les trous noirs et les étoiles à neutrons. Les étoiles en formation sont un autre exemple. La première image capturée par Vera Rubin et distribuée représente une région de formation d'étoiles, où les variations peuvent varier selon différentes échelles de temps, de quelques minutes à quelques jours, voire plusieurs mois, ou sur toute la durée de l'étude, soit dix ans. Si un objet astrophysique subit un changement, de position ou simplement de luminosité, Rubin le capturera très rapidement.

Comment va-t-il faire ?

Le Rubin Lsst est le plus grand capteur numérique jamais construit, tout comme son plus grand objectif : ils sont déjà entrés dans le Livre Guinness des records. L'appareil photo de 3 200 mégapixels a la taille d'une petite voiture. Son champ de vision est très large, correspondant à environ 45 pleines lunes dans le ciel. Pour afficher une seule image, il faudrait 400 téléviseurs haute définition. Chaque nuit, nous disposerons de 23 téraoctets de données, une nouvelle ère s'ouvrira.

Le télescope est dédié à l'astrophysicienne Vera Rubin, dont les études ont conduit à l'hypothèse de l'existence de matière noire pour expliquer le comportement des galaxies.

Son vaste champ de vision et sa capacité à observer des objets faibles et lointains lui permettront d'observer les galaxies et de répondre à des questions telles que l'influence de la matière noire sur leur évolution, et la façon dont l'énergie peut provoquer la séparation des galaxies lorsqu'elles s'éloignent les unes des autres. Grâce à des mesures spécifiques, il sera en mesure de tester ces théories et de formuler d'éventuelles explications alternatives.

Vera Rubin n'observera pas seulement le cosmos lointain. Qu'étudierons-nous à l'intérieur de notre propre galaxie, la Voie lactée ?

À l'intérieur de la Voie lactée, nous pouvons étudier, par exemple, les régions de formation des étoiles et ainsi explorer les mécanismes physiques qui conduisent à leur naissance. Il sera possible d'observer les étoiles au moment même de leur formation pour mieux comprendre les processus physiques à l'œuvre. Rubin constituera un laboratoire idéal.

Et dans notre système solaire ?

De nombreux nouveaux objets seront visibles. Rubin sera idéal pour recenser notre système solaire : il nous révélera des millions de nouveaux astéroïdes et comètes.

Que nous disent les premières images révélées ?

Voici une image des nébuleuses Trifide et de la Lagune. Ce sont des régions de formation d'étoiles où l'on obtient une image combinée de plus de 600 images, avec une exposition d'un peu plus de sept heures, avec un niveau de définition vraiment exceptionnel. On peut y voir des détails, comme des filaments, trop faibles pour être observés jusqu'à présent. C'est magnifique. Il y a aussi l'amas de la Vierge, des galaxies spirales, des galaxies en fusion, de nombreuses galaxies en arrière-plan et des étoiles de notre galaxie.

Est-il vrai que le nouveau télescope sera également une sorte de sentinelle ?

Tout changement est associé à une alerte diffusée à l'échelle mondiale. Cela nous permet de lancer toute une chaîne, appelée suivi observationnel, avec d'autres instruments, et de caractériser les processus physiques en jeu, sous tous les angles.

Que se passe-t-il lorsqu'une alerte se déclenche ?

Lorsqu'une image est acquise et présente une différence, par exemple s'il s'agit de supernovae, d'objets en mouvement, comme des astéroïdes, de jeunes étoiles dont la luminosité a fortement augmenté lors d'une éruption, ou d'étoiles variables, une alerte est émise dans les 60 secondes au niveau mondial. Avec vingt téraoctets, on parle d'environ 10 millions d'alertes par nuit. Lorsqu'une de ces alertes intéresse une communauté scientifique, un groupe de travail, elles sont diffusées via ce que l'on appelle des courtiers.

Ainsi, d’autres scientifiques peuvent pointer leurs télescopes et étudier ce que Vera Rubin leur montre.

La rapidité est un atout majeur. Je pense par exemple à des domaines comme les kilonovae, où le suivi doit être rapide afin de ne pas manquer le pic de variation de l'objet, surtout s'il s'agit de phénomènes dits « transitoires rares ».

Quel rôle joue l’Italie dans ce programme ?

Outre l'observatoire, le projet Rubin, construit par les États-Unis au Chili, il existe deux autres composantes très importantes : la première, la Lsst Discovery Alliance, une organisation internationale regroupant tous les instituts membres du monde entier, et l'Inaf pour l'Italie. Il existe également des collaborations scientifiques, des organisations regroupant des communautés scientifiques du monde entier qui s'efforcent d'optimiser la stratégie d'observation et d'exploiter un télescope doté de ces potentialités ; ce que nous appelons des projets en nature, qui permettent d'accéder aux données en échange de nos compétences en développement de logiciels d'analyse de données, ou de l'utilisation des télescopes de l'Inaf, ou de centres de données internationaux. L'Inaf joue un rôle important, notamment grâce à Massimo Brescia de l'Université de Naples et Claudia Raiteri de l'Observatoire de Turin, qui gèrent les contributions des chercheurs de l'Inaf.

On attend beaucoup de ce télescope.

À mon avis, c'est un excellent investissement pour les nouvelles générations. J'ai investi dans Ruby il y a des années, alors que j'étais encore précaire. Un projet international comme celui-ci est un véritable effort collectif utilisant des techniques interdisciplinaires. Il nous permettra de mieux connaître notre univers et de répondre à des questions que nous ne savons pas encore devoir nous poser. Et ce sera une formidable source d'inspiration pour les étudiants qui décident aujourd'hui de s'engager dans des filières scientifiques.