les télescoper

Un projet titanesque pour comprendre la naissance de l’univers, des galaxies et des étoiles. Seize pays, dont la France, se sont associés pour mettre sur pied le plus grand radio­télescope jamais construit : le Square kilometer array (SKA). Lancé en 1997, le projet a passé une étape importante en février avec la création de SKA Observatory, un organisme intergouvernemental voué à superviser la construction de l’instrument à partir de mi-2021, puis son exploitation. Le tout avec un budget annoncé de 1,9 milliard d’euros jusqu’en 2030.

Histoire

Précurseur du télescope, la lunette d'approche aurait été conçue en Italie vers 1586 très probablement par l’opticien italien Giambattista della Porta, ou peut-être dès les alentours de 1550 par Leonard Digges. Le télescope apparaît en Hollande où les États Généraux de 1608 reçoivent successivement la demande de brevet de Hans Lippershey le 2 octobre puis quelques semaines après celle de Jacob Metius ; le facteur de grossissement de ces télescopes est de 3 à 4. Très vite utilisé pour de multiples usages, notamment en tant que lunette astronomique, le télescope intéresse l’astronome italien Galilée qui s'en procure un exemplaire probablement à l'occasion de la visite en 1609 d'un marchand hollandais venu proposer l'objet à la Sérénissime, puis Galilée perfectionne le modèle parvenant à en augmenter le grossissement d'un facteur 2 à 3. Au sommet du campanile, il fait sensation en offrant une lunette astronomique de sa confection au Doge Leonardo Donato et aux membres du Sénat. Son confrère allemand Johannes Kepler en perfectionna le principe, en proposant une formule optique à deux lentilles convexes.

Dans un télescope, un miroir concave est utilisé pour former l’image. En 1663, le mathématicien écossais James Gregory fut le premier à proposer la formule du télescope avec un grandissement dû au secondaire. Néanmoins, Marin Mersenne avait, lui, anticipé un système dans lequel le primaire et le secondaire étaient paraboliques, la pupille de sortie était située sur le secondaire, qui servait ainsi d'oculaire. Mais le champ était très faible.

Le mathématicien et physicien anglais Isaac Newton en construisit une première version en 1668. Dans ce type d’instrument, la lumière réfléchie par le miroir primaire concave doit être amenée à une position d’observation, en dessous ou sur le côté de l’instrument. Henry Draper, l’un des tout premiers astronomes américains à construire un télescope, utilisera deux siècles plus tard un prisme à réflexion totale au lieu du miroir plan du télescope de Newton.

Le pionnier fut le télescope de 2,53 m de diamètre de l’observatoire du Mont Wilson, en Californie : demeuré célèbre pour avoir servi dans les années 1920 aux travaux de l’astronome américain Edwin Hubble, son utilisation cessa progressivement de 1985 à 1992 sous l’effet de pressions financières.

La conception des télescopes Keck marque une innovation importante : la surface réfléchissante du miroir de chacun des deux télescopes est composée d’une mosaïque de trente-six miroirs hexagonaux, tous orientables individuellement grâce à trois vérins. Elle équivaut à un miroir primaire de 10 m de diamètre, sans en avoir le poids. Des techniques dites d’optique active permettent de jouer sur les vérins pour optimiser le profil de la surface réfléchissante totale.

De son côté, le Very Large Telescope (VLT) de l'European Southern Observatory (ESO), est composé de quatre télescopes, possédant chacun un miroir de 8,20 m. Il est situé au Chili, au sommet du Cerro Paranal, à 2 600 m d'altitude. Il a été équipé en 2002 du système d'optique adaptative NAOS lui permettant d'être deux fois plus précis que le télescope spatial Hubble.

Il est aussi possible aujourd'hui d'utiliser dans le domaine optique les principes de l'interférométrie pour améliorer la résolution. C'est le principe utilisé par les deux Kecks, mais surtout par le VLT dont les quatre miroirs, distants au maximum de 130 m, ont la même résolution théorique qu'un seul miroir de 130 m de diamètre. La sensibilité n'est cependant pas améliorée, et la technique de l'interférométrie reste assez spéciale, souvent utilisée dans des cas très particuliers.

Terminologie

On distingue deux types majeurs de télescopes, selon la manière dont la lumière est focalisée par l'objectif :

•dans un télescope réfracteur, appelé lunette astronomique en France, la lumière est focalisée par un système dioptrique composé d'un ensemble de lentilles (réfraction) ;

•dans un télescope réflecteur, auquel se restreint l'appellation de télescope en France (et dans le présent article), la lumière est focalisée par un système catadioptrique composé de miroirs (réflexion) mais aussi de dioptres (ex. correcteurs).