Télescope à réflexion liquide ouvert en Inde | La science

Un télescope unique qui concentre la lumière à l’aide d’un bol de mercure liquide tournant lentement au lieu d’un miroir solide a ouvert les yeux sur le ciel de l’Inde. De tels télescopes ont déjà été construits auparavant, mais le télescope international à miroir liquide (ILMT) de 4 mètres de large est le premier grand télescope construit spécifiquement pour l’astronomie, dans le genre d’endroit que les observateurs louent à haute altitude – l’observatoire Devasthal de 2450 mètres de haut dans le Himalaya.

Bien que les astronomes doivent se contenter de regarder droit vers le haut, l’instrument de 2 millions de dollars, construit par un consortium de la Belgique, du Canada et de l’Inde, est beaucoup moins cher que les télescopes avec des miroirs en verre. A deux pas de l’ILMT se trouve le télescope optique orientable (DOT) Devasthal de 3,6 mètres, construit à la même époque par la même société belge, mais au coût de 18 millions de dollars. « Les choses simples sont souvent les meilleures », explique le chef de projet Jean Surdej de l’Université de Liège. Certains astronomes disent que les miroirs liquides sont la technologie parfaite pour un télescope géant sur la lune qui pourrait remonter à l’époque des toutes premières étoiles de l’univers.

Lorsqu’un bol de mercure liquide réfléchissant est tourné, la combinaison de la gravité et de la force centrifuge force le liquide à prendre une forme parabolique parfaite, tout comme un miroir de télescope traditionnel, mais sans les frais de moulage d’une ébauche de miroir en verre et de meulage de sa surface dans une parabole , et de le recouvrir d’aluminium réfléchissant.

L’ILMT a été inventé à la fin des années 1990. Le pot en forme de bol contenant le mercure a été livré en Inde en 2012, mais la construction du corps du télescope a été retardée. Puis les chercheurs ont réalisé qu’ils n’avaient pas assez de mercure. Alors qu’ils attendaient plus, la pandémie de COVID-19 a frappé, rendant impossible tout voyage en Inde. Enfin, en avril, l’équipe a fait tourbillonner 50 litres de mercure, créant une couche parabolique de 3,5 millimètres d’épaisseur. Après une si longue grossesse, « nous sommes tous très heureux », déclare Paul Hickson, membre de l’équipe, de l’Université de la Colombie-Britannique, à Vancouver.

En regardant vers le haut, le miroir rotatif voit une bande de ciel presque aussi large que la pleine lune alors que la rotation de la Terre la balaye dans le ciel du crépuscule à l’aube. « Il suffit de l’allumer et de le laisser partir », explique Hickson. Les objets apparaissent sous forme de longues bandes dans l’image ; Les pixels individuels peuvent ensuite être combinés en une seule exposition longue. Étant donné que le télescope voit à peu près la même bande de ciel des nuits consécutives, les expositions de plusieurs nuits peuvent être additionnées pour produire des images extrêmement sensibles d’objets faibles.

Alternativement, l’image d’une nuit peut être soustraite de la suivante pour voir ce qui a changé, révélant des objets éphémères comme des supernovae et des quasars, les cœurs brillants de galaxies lointaines qui grandissent et déclinent à mesure que les trous noirs supermassifs consomment de la matière. Surdej veut chasser les lentilles gravitationnelles, où la gravité d’une galaxie ou d’un amas de galaxies dévie la lumière d’un objet plus éloigné comme une loupe géante. La mesure sensible de l’ILMT de la luminosité de l’objet révèle la masse des galaxies lentilles et peut aider à estimer le taux d’expansion de l’univers. Une étude a suggéré que jusqu’à 50 lentilles pourraient être visibles dans la bande de ciel de l’ILMT.

Les télescopes conventionnels tels que le Zwicky Transient Facility en Californie et le prochain observatoire Vera C. Rubin au Chili couvrent une bien plus grande partie du ciel. Cependant, il est peu probable qu’ils reviennent au même patch tous les soirs pour vérifier les changements. « Nous sommes obligés d’avoir un créneau », déclare Hickson. L’ILMT a la force supplémentaire d’être assis aux côtés du DOT, qui est équipé d’instruments capables d’examiner rapidement tout objet fugitif repéré par son voisin. Cette approche par équipe « est plus large et plus riche sur le plan scientifique », explique Dipankar Banerjee, directeur de l’Institut de recherche Aryabhatta des sciences observationnelles, qui exploite l’observatoire Devasthal.

Si l’ILMT est un succès, Surdej dit que la technologie pourrait être mise à l’échelle pour construire des miroirs liquides beaucoup plus grands sur la lune, un site attrayant pour les futurs télescopes géants car il est moins actif sismiquement que la Terre et n’a pas d’atmosphère. Sur Terre, du fait de la rotation de la planète, l’effet Coriolis fausserait le mouvement du mercure dans les miroirs de plus de 8 mètres. Mais la lune tourne plus lentement, ce qui permet des niveaux de liquide beaucoup plus importants, bien qu’ils ne soient pas constitués de mercure. Il est trop lourd pour être transporté sur la lune et gèlerait la nuit et s’évaporerait le jour. Mais il y a plus de dix ans, le pionnier des miroirs liquides Ermanno Borra de l’Université Laval a montré que les « liquides ioniques », des sels fondus légers avec des points de congélation bas, survivraient aux conditions lunaires et pourraient être rendus réfléchissants avec une fine couche d’argent.

Dans les années 2000, la NASA et l’Agence spatiale canadienne ont commandé des études sur les télescopes lunaires à miroir liquide, mais n’allèrent pas plus loin. Les astronomes espèrent que l’intérêt actuel pour l’exploration lunaire et les lancements bon marché proposés par des sociétés spatiales privées comme SpaceX stimuleront un renouveau. En 2020, une équipe de l’Université du Texas à Austin a proposé l’Ultimately Large Telescope, un miroir liquide de 100 mètres qui fixerait constamment le même morceau de ciel depuis l’un des pôles de la lune pendant des années. Un tel géant pourrait collecter le faible filet de photons des toutes premières étoiles qui ont illuminé l’univers avant même que les galaxies n’existent. Roger Angel, fabricant de miroirs vétéran de l’Université de l’Arizona, déclare qu’il existe « un créneau unique pour un grand [liquid] Miroir qui va au-delà de ce que les autres peuvent faire.