A PARTIR DE L'ESPACE

 

 

Télescope spatial Hubble :

Seul véritable observatoire orbital aujourd'hui en activité, le télescope spatial Hubble fut satellisé le 25 avril 1990, à 612 km au-dessus de la Terre. Ce fabuleux instrument - bâti autour d'un télescope de type Cassegrain et d'une valeur de l'ordre de 7,5 milliards de francs - a souffert à l'origine d'un défaut de fabrication de son miroir principal, de 2,44 m de diamètre. En décembre 1993, grâce à la navette Endeavour, un groupe d'astronautes a pu y remédier en interposant un dispositif correcteur dénommé COSTAR, logé à la place du photomètre ultrarapide. Le spécialiste de mission suisse Claude Nicollier était chargé de commander le bras télémanipulateur de la navette, utilisé pour capturer et maintenir le satellite durant sa réparation. L'équipe en a profité pour remplacer la caméra planétaire à grand champ par un modèle plus perfectionné.
En février 1997, des astronautes de la NASA embarqués à bord de la navette spatiale américaine Discovery, ont effectué leurs travaux de maintenance sur le télescope spatial Hubble. Pendant six jours, ils se sont employés à améliorer l'équipement du télescope et ont ajouté deux nouveaux instruments d'observation : un spectrographe STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph), d'une nouvelle génération, qui remplace deux anciens instruments, et une caméra NICMOS, qui permet de recueillir des informations dans le proche infrarouge.
Les astrophysiciens pourraient alors étudier des astres dégageant de la chaleur, comme les étoiles en formation, ainsi que les corps chauds entourés de nuages de poussière interstellaire. La caméra infrarouge permet également d'observer des galaxies lointaines, cela grâce à l'effet Doppler, très souvent employé en astrophysique : les corps, en s'éloignant de nous, émettent des radiations dont la longueur d'onde se décale vers le rouge. Ainsi, les galaxies, en s'éloignant, émettent des rayonnements qui nous parviennent dans le domaine infrarouge, et que la caméra NICMOS peut donc détecter. La lumière que nous recevons a été en fait émise il y a de nombreuses années, à des époques relativement proches de la naissance de l'Univers. Ainsi, la caméra NICMOS devrait donc permettre de faire de réels progrès dans la connaissance de l'Univers primordial.
Grâce aux opérations de maintenance, dont les suivantes sont déjà planifiées en 1999 et 2002, le télescope spatial Hubble doit pouvoir rester opérationnel pendant un minimum de quinze années. Son instrumentation, qui pourra donc être continuellement modernisée, lui permet de recueillir des informations dans un spectre de longueurs d'onde s'étendant de l'ultraviolet à l'infrarouge.

Hubble capture les images d'une étoile extrêmement massive

L'image d'une étoile cent fois plus massive et dix millions de fois plus brillante que le Soleil a été capturée par le télescope spatial Hubble et publiée le 8 octobre. Les astronomes ont baptisé cette étoile géante «!Pistol Star!», la nébuleuse qui l'entoure dessinant la forme d'un pistolet. Pistol Star est l'une des étoiles les plus massives jamais découvertes : elle libère en six secondes autant d'énergie que le Soleil en un an. Toutefois, pour certains scientifiques, il pourrait ne s'agir que d'un amas d'étoiles plus petites.

Les astronomes avaient détecté la nébuleuse de Pistol Star au début des années quatre-vingt-dix, mais l'image de l'étoile demeurait inaccessible car des nuages de poussière interstellaire empêchaient la lumière visible émise par l'étoile de parvenir aux télescopes. Située au centre de notre Galaxie, Pistol Star se trouve à 25 000 années-lumière de la Terre. Les chercheurs de l'université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont utilisé les équipements récents d'Hubble, une caméra à infrarouge couplée à un spectromètre à multi-objets (NICMOS, Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer), pour obtenir une image artificiellement colorée dont la définition est améliorée digitalement. Cette caméra spéciale est capable de capter la lumière infrarouge émise par Pistol Star.

Selon les chercheurs, Pistol Star, née il y a trois millions d'années, était au début de sa vie au moins 200 fois plus massive que le Soleil. La masse d'une étoile exprime la quantité de matière qu'elle contient. Comme toutes les étoiles très brillantes, elle se consume beaucoup plus rapidement que le Soleil, et perd sa masse en d'énormes éruptions. Tandis que notre Soleil, âgé de quelque cinq milliards d'années, a encore une espérance de vie de cinq autres milliards d'années, Pistol Star devrait exploser en une supernova dans trois millions d'années.

L'étoile pourrait occuper l'espace séparant la Terre du Soleil, soit une distance de 150 millions de kilomètres. Des étoiles plus grosses ont cependant déjà été identifiées. C'est la masse sans précédent de Pistol Star qui lui confère une grande valeur aux yeux des scientifiques étudiant les mécanismes de formation et d'évolution des étoiles.

Le télescope spatial Hubble est équipé de nouveaux instruments

 

 

Le 19 février 1997, des astronautes de la NASA embarqués à bord de la navette spatiale américaine Discovery ont terminé leur intervention sur le télescope spatial Hubble. Durant six jours, ils se sont employés à améliorer l'équipement du télescope ainsi qu'à rajouter deux nouveaux instruments d'observation. Il s'agit d'un spectrographe (STIS, Space Telescope Imaging Spectrograph) d'une nouvelle génération venant remplacer deux anciens instruments de Hubble, et d'une caméra (NICMOS, Near Infrared Camera and Multi-Object Spectometer) qui «!voit!» dans le proche infrarouge et qui devrait permettre de regarder à travers les nuages de poussières interstellaires.

Le télescope Hubble est un observatoire en orbite autour de la Terre mesurant plus de 13 m de long et 4 m de large. L'absence de diffusion par l'atmosphère terrestre lui donne une résolution bien plus grande que celle de ses homologues planétaires, ce qui a déjà permis de recueillir de nouvelles données importantes pour l'astronomie. Une première mission avait été nécessaire, en 1993, pour corriger un défaut dans le miroir principal et, depuis, Hubble a été parfaitement opérationnel. Sa caméra optique à grand champs angulaire a fourni des images de galaxies extrêmement lointaines, ainsi que des images détaillées de phénomènes comme la formation d'étoiles. C'est aussi grâce à Hubble que l'on a trouvé les premiers objets semblant posséder les caractéristiques d'un trou noir. Les trous noirs sont extrêmement compacts et rien, même la lumière, ne peut s'en échapper. L'existence de ces objets dits «!gravitationnellement effondrés!» sont prédits par les théories, et les astrophysiciens en recherchent activement les signes.

Le STIS est un spectrographe qui permet, comme ses prédécesseurs, de séparer les différentes radiations électromagnétiques selon leurs longueurs d'onde. Les radiations électromagnétiques comprennent la lumière visible, mais aussi des radiations de plus grande longueur d'onde (infrarouges, ondes radio) et de plus petite longueur d'onde (ultraviolets, rayons X, rayons gamma). Le spectrographe agit à la manière d'un prisme et permet de séparer toutes ces radiations les unes des autres. L'analyse spectrale est très utile, car certains composés chimiques ont la propriété d'absorber les radiations d'une longueur d'onde donnée. Ainsi, si le spectrographe reçoit d'une étoile un signal où les radiations de certaines longueurs d'onde sont très faibles, on peut identifier les composés chimiques de l'enveloppe de l'étoile qui absorbe ces longueurs d'onde. L'analyse du spectre électromagnétique permet aussi d'évaluer la température des objets célestes et la vitesse à laquelle ils s'éloignent de la Terre.

Alors que les anciens spectrographes ne permettaient d'étudier qu'un seul point de l'espace à la fois, le STIS peut analyser le spectre le long d'une ligne de l'espace. Une seule exposition permet d'obtenir des données sur plus de cinq cents points du ciel, ce qui permet un travail beaucoup plus efficace. On espère ainsi faciliter grandement l'étude des différentes vitesses de rotation de la matière autour du centre d'une galaxie. Ce nouvel instrument devrait également faciliter la recherche des trous noirs et la compréhension des mécanismes de formation des étoiles et des galaxies.

NICMOS est une caméra infrarouge. Elle remplit le même rôle que les caméras optiques : fournir des photographies d'objets célestes. La différence réside dans le fait qu'elle permet de voir des radiations électromagnétiques dont la longueur d'onde est un peu plus grande que celle de la lumière visible, mais plus petite que celle des ondes radio. Ces radiations infrarouges sont émises par les objets dégageant de la chaleur, comme les étoiles en formation. De plus, comme les infrarouges ne sont ni absorbés ni réfléchis par les poussières célestes, NICMOS devrait permettre aux astrophysiciens d'étudier des objets chauds entourés de nuages de poussière et de gaz opaques à la lumière visible.

Les infrarouges permettent également de détecter des galaxies très lointaines. Cela grâce à l'effet Doppler, très souvent utilisé par les astrophysiciens pour déterminer la vitesse des objets célestes : les objets lointains s'éloignent rapidement de nous (loi de Hubble), ce qui implique que les longueurs d'onde des radiations qu'ils nous envoient sont décalées vers le rouge (effet Doppler). Par conséquent, si une galaxie lointaine émet de la lumière visible, nous recevons de la lumière infrarouge que nous pouvons désormais voir grâce à cette caméra. La lumière que nous en recevons a voyagé très longtemps et a été émise à des époques proches de la naissance de l'univers. La caméra NICMOS, à la pointe de la technologie, devrait donc permettre de faire de réels progrès dans la connaissance de l'univers primordial.