mardi 1 mai 2012

L'Hypertélescope : Voir les Forêts des Exoplanètes...

Les astronomes français sont parfois des pionniers. Je ne parle pas aujourd'hui du pionnier Brahic et ses anneaux de Saturne ou Neptune, mais de cet autre grand astronome (et opticien) qu'est Antoine Labeyrie.
Celui qu'on pourrait appeler l'inventeur de l'astronomie interférométrique - où comment combiner la lumière de plusieurs télescopes pour en tirer un pouvoir de résolution comparable à celui d'un miroir de taille égale à la distance séparant lesdits télescopes... - , professeur au Collège de France depuis plus de 20 ans et y dirigeant la chaire d'Astrophysique Observationnelle, a imaginé depuis maintenant 10 ans un nouveau concept de télescope qu'il a - un peu pompeusement - nommé l'Hypertélescope.

Schéma général de CARLINA-1 (OHP)

L'hypertélescope peut aussi être appelé un télescope dilué. Qu'est ce que c'est, un télescope dilué ? L'idée de Labeyrie, dans la droite ligne de ses travaux sur l'interférométrie, est de créer un système capable de reproduire la performance de résolution d'un télescope de plusieurs centaines de mètres de diamètre !
 Pour mémoire, il faut se rappeler que le plus grand miroir en projet actuellement est l'EELT avec un miroir de (seulement) 39 m de diamètre...

L'hypertélescope de Labeyrie est une sorte d'interféromètre pouvant faire de vraies images (là où les interféromètres actuels ne permettent pas d'imager vraiment les objets observés, mais seulement de déterminer des dimensions, diamètres, etc...)
L'idée est de disposer des dizaines (voire centaines) de petites miroirs (genre 150 mm) totalement asservis en position, formant une surface soit sphérique soit parabolique, espacés entre eux de plusieurs dizaines de centimètres, sur plusieurs centaines de mètres de longueur totale...

Cette structure géométrique, un peu à l'image du célèbre réflecteur radio d'Arecibo, serait bien évidemment disposée au fond d'une vallée montagneuse pour permettre de produire facilement la forme sphérique recherchée.
Schéma de l'optique utilisée (OHP)
Évidemment, tous les miroirs focalisent en un point situé à environ 100 m de hauteur, où est positionnée une caméra à comptage de photons. Cette optique doit donc être suspendue, soit grâce à une araignée de câbles tirés entre les deux bords de la vallée, soit à l'aide d'un ballon aérostat.

Dans ce système, ce n'est plus le "miroir" (les multiples miroirs) qui va bouger sur une monture pour suivre les étoiles, mais au contraire, c'est l'imageur situé au point focal qui translate sur la sphère focale pour assurer le suivi des objets durant l'exposition.
L'équipe menée par Hervé Le Coroller à l'Observatoire de Haute Provence travaille actuellement sur un prototype d'Hypertélescope dénommé Carlina, dont le premier prototype est situé dans la vallée de l'Ubaye dans les Alpes du Sud. Ce prototype a récemment montré la faisabilité d'un tel système dont l'optique est suspendue par un ballon d'hélium qui subit pourtant des mouvements de plusieurs mètres dû au vent...
Il s'agit d'une grande avancée. Mais cette équipe n'en est qu'aux prémisses de sa première étape.

En effet, le rêve d'Antoine Labeyrie est de pouvoir réussir à atteindre des résolutions d'images telles qu'elles pourraient permettre de détecter des preuves de vie sur des exoplanètes, notamment par l'observation directe de tâches colorées photosynthétiques dans les images résolues des disques planétaires.

Mais pour parvenir à la concrétisation de ce rêve, les hypertélescopes devront être encore plus grands, et devront sortir de notre atmosphère pour se retrouver en orbite. Il faudrait par exemple une flotille de plusieurs dizaines de miroirs de la taille de Hubble répartis sur 100 km...
La Terre telle qu'elle serait vue à 10 AL par un hypertélescope de 150 km (150 miroirs de 3 m) (A. Labeyrie)
Les différentes étapes de ce projet peut-être un peu fou (ou visionnaire) sont donc les suivantes :
1. Construction d'hypertélescopes sur Terre (avec pour commencer des prototypes de plus en plus grands)
2. Construction d'un hypertélescope spatial d'une centaine de mètres
3. Construction d'une version kilométrique en orbite plus élevée
4. Construction d'une version dépassant une centaine de kilomètres

Les astronomes-opticiens imaginent déjà des systèmes de dimensions encore plus grandes qui permettraient d'imager des objets aussi petits que des étoiles à neutrons (20 km de diamètres à plusieurs années lumières...)

Peut-être que le plus fabuleux dans ce projet, c'est que le coût d'un hypertélescope (terrestre!) est inférieur à celui d'un énorme télescope monolithique "classique" comme l'EELT, pour des performances de résolution théoriques bien supérieures!...
Le coût d'un hypertélescope en orbite est plus important, mais malgré tout, la NASA s'est déjà penché très sérieusement sur une telle idée.

Ce qui est certain, c'est qu'il existe heureusement en France des scientifiques qui ont bel et bien les pieds sur Terre et toujours bien la tête dans les étoiles...


Voir :
CARLINA sur le Site de l'OHP
Cours filmé de A. Labeyrie au Collège de France