Gravitation - De l'Univers

C'est depuis quelques années seulement, que la possibilité d'observer à distance a pu être envisagée, puis mûrir dans les esprits. L'image de l'astronome, l'œil rivé à sa lunette ou à l'oculaire de son télescope, relève aujourd'hui de l'image d'Epinal. Depuis longtemps, l'astronome enregistre des images et les traite sur ordinateur. Pour se faire, l'obligation subsistait d'être sur le site même de l'observation. L'avènement du courrier électronique permet aux scientifiques de traiter et d'analyser, de leur bureau, les images enregistrées par les télescopes.

Restait le rêve d'arriver à commander, de son fauteuil, les télescopes à distance, sans devoir passer par des astronomes installés sur place en permanence. Ce rêve est aujourd'hui une réalité, pour quelques-uns en tout cas. La pratique ira bien évidemment en se généralisant.

Observations étendues depuis Trieste

Des astronomes de l'ESO (Organisation Européenne pour les Recherches Astronomiques dans l'Hémisphère Austral) ont réalisé leur "première" en faisant une découverte ! Rester en Italie, regarder au moyen d'un télescope installé au Chili et observer un mirage cosmique situé à cinq milliards d'années de lumière, c'est la performence réalisée par des astronomes italiens, travaillant depuis l'Observatoire astronomique de Trieste. Ils ont amélioré des observations à distance en utilisant le télescope de technologie nouvelle "New Technology Telescope" (NTT) de 3,5 mètres de l'ESO installé sur le site de La Silla au Chili.

C'est la première fois que de telles observations sont réalisées directement depuis un Institut astronomique situé dans un des huit pays membres de l'ESO. Et, de façon presque imprévue, un mirage cosmique produit par une lentille gravitationnelle, a été découvert, durant ces observations, dans un amas éloigné de galaxies.

Ceci s'est passé en juin dernier. Durant trois nuits, des observations à distance très réussies ont été réalisées au moyen du NTT depuis Trieste, via une liaison complexe. Le système expérimental mis en place fut d'une telle fiabilité que huit astronomes furent en mesure d'effectuer des observations durant presque trente heures et d'obtenir un grand nombre de données de premier intérêt.

Les astronomes italiens avaient un contrôle complet du télescope, sans aucune intervention de l'équipe en poste à La Silla. Ils ont obtenu, en retour, des données d'observation complètes par cable, immédiatement après chaque exposition.

La réussite du test de ce nouveau système d'observations à distance, on s'en doute, à de formidables implications. Dans un futur qui n'est plus très lointain, des scientifiques, dans des Instituts d'Astrophysique des pays membres de l'ESO dont la Belgique fait partie, auront le loisir de rester dans leur propre Institut tout en ayant la possibilité de faire des observations en utilisant les télescopes de l'ESO au Chili.

L'expérience de Trieste a été exécutée avec un nouveau système de contrôle à distance, développé en étroite collaboration entre l'ESO et l'Observatoire de Trieste. Il comprenait des ordinateurs de contrôle à Trieste, une ligne de données reliée au siège général de l'ESO à Garching, près de Münich, et à son satellite permanent ESO-Europe, lui-même connecté avec l'Observatoire de l'ESO à La Silla au Chili, à plus de 12.000 km de là.

Depuis 1987, des observations à distance sont régulièrement effectuées depuis Garching avec deux autres télescopes de La Silla. Le NTT peut aussi être contrôlé à distance depuis Garching au moyen d'un nouveau système qui, selon ses utilisateurs, est identique à celui qui vient d'être testé à Trieste. Plusieurs jeunes astrophysiciens liégeois ont déjà eu l'occasion de vivre cette expérience tout à fait passionnante. (*)

L'ESO projette maintenant d'améliorer les tests comme ceux réalisés à Trieste avec d'autres Instituts européens dans la perspective de donner à ces Instituts la possibilité d'utiliser, avec une efficacité maximale, le futur Very Large Telescope (VLT) de 16 mètres, le plus grand et le plus puissant télescope optique du monde, aujourd'hui en cours de construction sur le mont Paranal au Chili et qui devrait être opérationnel avant l'an 2000.

Un mirage gravitationnel

Bien que les observations effectuées avec le NTT depuis Trieste ont d'abord servi à tester la fiabilité technique du système de contrôle à distance, l'expérience, étant optimal, permit d'effectuer de véritables observations dans le ciel austral.

C'est ainsi que l'équipe italienne a observé un amas distant de galaxies, connu sous le nom de EMSS 2137-23 et situé dans la constellation méridionale du Capricorne. Cet amas émet un rayonnement relativement important dans la longueur des rayons X. Des analyses spectroscopiques ont révélé que cet amas se trouve à quelque 5 milliards d'années de lumière et s'éloigne de nous à une vitesse d'environ 80.000 km/s. Cette vitesse est en concordance avec les théories de l'expansion de l'Univers. Ce qui veut dire que la lumière enregistrée par le NTT a été émise par les galaxies de cet amas, il y a environ 5 milliards d'années de lumière, c'est-à-dire au moment de la naissance de notre Système solaire.

Massimo Ramella et Mario Nonino de l'Observatoire de Trieste, avec Dan Fabricant, du Centre d'Astrophysique de Cambridge, dans le Massachusetts (USA), avaient observé, précédemment, le spectre d'environ 50 galaxies de cet amas EMSS 2137-23 et mesuré leur vitesse individuelle.

Saisissant l'opportunité de pouvoir travailler avec le NTT que beaucoup considèrent comme étant, présentement, le meilleur télescope optique au monde, les deux astronomes italiens décidèrent de nouvelles observations de cet amas depuis la salle de contrôle de Trieste. Ils envoyèrent les commandes d'orientation du NTT sur cet objet et réalisèrent plusieurs expositions qui furent immédiatement renvoyées à Trieste sous forme digitalisée pour être traitées sur ordinateurs.

A leur grande surprise, les astronomes notèrent une étrange structure courbe, une sorte d'"arc", juste au nord de la région centrale de l'amas. (Voir notre illustration). Cette image particulière put être rapidement identifiée comme étant un effet de lentille gravitationnelle, c'est-à-dire l'image d'une galaxie très éloignée, image déformée et amplifiée par effet gravitationnel produit par un autre objet se trouvant devant lui.

Un examen plus pointu a permis de révéler une structure en deux parties et l'existence de nombreux autres petits "arcs". Avec les analyses des observations dans les longueurs d'ondes optiques et dans celles des rayons X disponibles et détaillées, l'arrangement géométrique exact des "arcs" donne le champ gravitationnel et, par conséquent, la distribution de la matière visible et invisible dans l'amas EMSS 2137-23.

L'arc principal est suffisamment brillant pour permettre des observations spectroscopiques. Elles sont aujourd'hui plannifiées et permettront de déterminer la distance et la nature de la galaxie très éloignée, si faible, qu'il est pratiquement impossible de l'observer s'il n'y avait cet effet de lentille gravitationnelle.

Quand les astronomes de Trieste ont transmis leurs observations, ils apprirent que d'autres observations avaient déjà été réalisées avec le NTT, en 1991, par un autre groupe de scientifiques, conduit par l'astronome français Bernard Fort, effectuées depuis la salle de contrôle du NTT à La Silla, et étaient en cours de publication.

Cette expérience de Trieste, réussie dans ses applications techniques et scientifiques, permet les plus grands espoirs quant à la qualité même des observations astronomiques à distance. L'Univers dans un fauteuil a définitivement quitté le domaine du rêve.