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Télescopes Spatiaux :
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Télescope FERMI
Le Fermi
Gamma-ray Space Telescope (anciennement Gamma-ray Large Area
Space Telescope, ou GLAST) est un télescope spatial de l'agence
spatiale américaine destiné à l'étude des rayons gamma de haute
énergie émis par les objets célestes. Ce satellite a été lancé
le 11 juin 2008 et placé sur une orbite basse terrestre
circulaire de 565 km pour une durée d'au moins 5 ans.
L'instrument principal LAT permet d'observer des rayons gamma de
20 MeV à 300 GeV. Un deuxième instrument, le GBM, est réservé à
la détection des sursauts gamma (5 keV à 25 MeV).
L'observatoire est toujours opérationnel en 2024. Sa durée de
vie ne dépend pas de consommables et il devrait pouvoir se
maintenir longtemps sur une orbite permettant d'effectuer des
observations jusqu'en 2050. Fermi a permis la découverte de plus
de 7000 sources de rayons gamma.
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Télescope
EUCLID
Euclid est un télescope spatial de
l'Agence spatiale européenne (ESA) dont les observations doivent
contribuer à déterminer l'origine de l'accélération de
l'expansion de l'Univers et la nature de sa source, appelée
génériquement énergie sombre. La mission repose sur des mesures
du cisaillement gravitationnel et la détermination par
spectroscopie de la distance des galaxies concernées.
Pour collecter les données nécessaires à l'atteinte de ces
objectifs, Euclid dispose d'un télescope qui observe les
galaxies en lumière visible et dans le proche infrarouge. La
lumière collectée par son miroir primaire de 1,2 mètre de
diamètre est analysée par l'imageur VIS observant en lumière
visible et par le spectro-imageur infrarouge NISP.
Euclid a été lancé le 1er juillet 2023
par une fusée Falcon 9. Il est en orbite autour du point de
Lagrange L2 du système Terre-Soleil. La mission primaire a une
durée prévue de sept ans.
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GAÏA
TYPE :
Satellite utilisant 2 télescopes dont les images se superposent sur
un même plan focal
OBJECTIF
Mission astrométrique et spectrophotométrique (mesure de position,
distance et mouvement des étoiles ainsi que la masse de notre
galaxie) développée par ESA, lancée le 19 décembre 2013 pour une
durée de 5a, placée au point de Lagrange L2 le 8 janvier 2014
Observera également les milliers d’objets se déplaçant dans la
ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter
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Télescope JWST
( futur remplaçant d' Hubble ) NASA avec
concours européen
Projet américano-européen , ce satellite de
6 tonnes est conçu pour les cosmologistes ; il sera capable d'observer
les toutes premières galaxies , apparues quelques centaines de millions d'années après le big-bang
le JWST devrait dater précisément la
naissance des étoiles.
Type : télescope optique du visible à
l'infrarouge
Dimension : 6,50 m de diamètre, qui en fera
le plus grand télescope spatial
Lancement effectué en 2021, placé au
point de Lagrange L2
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LISA
LISA (Laser
Interferometer Space Antenna) est une future mission spatiale de
l'Agence spatiale européenne (ESA) dont l'objectif est de
détecter des ondes gravitationnelles de basse fréquence depuis
l'espace. Il s'agit du premier observatoire spatial d'ondes
gravitationnelles, les observatoires actuels, notamment LIGO et
Virgo, étant terrestres.
LISA consiste en une constellation de trois
satellites en orbite héliocentrique formant un triangle
équilatéral de 2,5 millions de kilomètres de côté dont les trois
bras sont reliés par six faisceaux laser.
Lancement prévu en 2035.
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Grands Télescopes Terrestres :
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2 KECK américains (Hawai)
Télescopes Keck
Les
télescopes sont administrés par l'université de Californie, le California
Institute of Technologie et la NASA. Le site est loué par l’University
d’Hawaï basée à Honolulu. Les télescopes ont été essentiellement financés
par la Fondation William Keck.
Le Keck I
a commencé à observer en
1993
(première lumière le 16 mars) et le Keck II en
1996.
Caractéristiques
La
formule optique de ces télescopes est celle de Ritchey-Chrétien sur une
monture azimutale. Ils possèdent des miroirs de 10 mètres de diamètre
segmentés en 36 plus petits miroirs hexagonaux, qui leur sont
particuliers. Et tout comme le VLT, les télescopes disposent d'un système
d’optique active qui permet de cophaser tous les segments afin de ne
former qu'une seule pupille de 10 m au foyer.
En
outre, Keck I et II peuvent fonctionner ensemble, par l'intermédiaire de
l'interférométrie optique. Ceci leur donne une résolution angulaire
équivalente à celle d'un miroir de 85 m. Cela devrait en théorie permettre
aux deux télescopes de distinguer une flamme de bougie sur la surface de
la Lune.
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Télescope
le Canarias
Le grand télescope Canarias (GTC)
se trouve sur l'ile de La Palma à 2274 m d'altitude - financé à 90%
par l'Espagne -
Inauguré en 1997, actuellement le plus grand au monde (diamètre 10,40 m, 36 miroirs hexagonaux
de 1,90m, surface 75,70m2, poids total 500 tonnes, dont la partie mobile
350t, sa hauteur 20 mètres pour un diamètre de 13,60) sa construction a
couté 130 millions d'euros
Observe en visible et IR
l'objectif scientifique du GTC
est la compréhension des premières galaxies de l'univers
Un
multi-spectrographe (MEGARA) doit équiper le GTC fin 2016
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GEMINI : 2
télescopes jumeaux de 8,10 m
L'Observatoire
Gemini,
géré par un
partenariat de six pays, dont les Etats-Unis, Canada, Chili,
Australie, Brésil, et Argentine, se compose de 2 télescopes
jumeaux de 8,10 mètres de diamètre , observant en infrarouges /
optiques, situés sur deux sites : l’un à Hawaii sur Mauna Kea
(1999) et l’autre au Chili (2001), permettant d’avoir accès à
l'ensemble du ciel.
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VLTI
(Very Large Télescope
Interféromètre) ESO
Very Large Telescope array
(VLT – très grand télescope) est l'équipement phare de l'astronomie
européenne en ce début de troisième millénaire. Il s'agit de l'installation
observant dans le visible la plus moderne au monde. Le VLT se compose de
quatre Télescopes Unitaires ayant des miroirs primaires de 8,2 mètres de
diamètre et quatre Télescopes Auxiliaires, mobiles, de 1,8 mètre. Tous ces
télescopes peuvent fonctionner ensemble pour former un « interféromètre »
géant, le VLTI, permettant aux astronomes de discerner des détails
avec une précision jusqu'à 25 fois plus importante qu'avec les télescopes
utilisés séparément. Le VLTI peut reconstruire des images avec une
résolution angulaire de quelques millièmes de seconde de degré.
Les Télescopes Unitaires de 8,20
mètres peuvent aussi être utilisés séparément. Avec un seul de ces
télescopes et une pose d'une heure, on peut obtenir des images d'objets
jusqu'à la magnitude 30. Cela correspond à des objets qui sont quatre
milliards de fois moins lumineux que ce qui peut être vu à l'œil nu.
Les
très grands télescopes ont été appelés Antu, Kueyen,
Melipal et Yepun.
Le premier de ces Télescopes Unitaires, Antu, a démarré ses observations
scientifiques le 1er Avril 1999. À ce jour, les quatre Télescopes Unitaires
et les quatre Télescopes Auxiliaires sont opérationnels.
L’ESO a signé un accord avec un
consortium pour construire MOONS, un nouveau spectrographe.
Le programme d'instrumentation
du VLT est le plus ambitieux jamais conçu pour un observatoire. Il
inclut des imageurs CCD à grand champ, des caméras et des spectrographes
avec module d'optique adaptative ainsi que des spectrographes haute
résolution et d'autres multi-objets. Ensemble, ces instruments couvrent une
gamme étendue de longueurs d'onde, depuis l'ultraviolet (300 nm) jusqu'à
l'infrarouge moyen (24 microns).
Le VLT a, de fait, déjà eu un
impact indiscutable en astronomie observationnelle. C'est l'équipement
terrestre le plus productif. Ces résultats ont donné lieu, en moyenne, à la
publication d'un article dans une revue scientifique à comité de sélection
par jour. Le VLT contribue largement à faire de l'ESO l'observatoire au sol
le plus productif au monde. Le VLT a stimulé une nouvelle ère de
découvertes, avec plusieurs grandes premières scientifiques dont la première
image d'une exoplanète (eso0428), l'observation du « voyage » de
plusieurs étoiles autour du trou noir super-massif au centre de la Voie
Lactée (eso0846) ou encore l'observation de la lumière résiduelle du
plus lointain des sursauts gamma connus.
VLT
– instrument SPHERE
L'un
des domaines
les plus difficiles et
passionnants de l'astronomie
en cours à l'Observatoire
Paranal de l'ESO, est
la recherche d'exoplanètes. Pour
aider dans cette tâche, un
instrument a été installé en 2014,
après des années d'études et de
construction, sur
le télescope Unité 3 (Melipal)
du Very Large Telescope (VLT):
SPHERE ou Spectro-polarimétrique
contraste élevé Exoplanet
REsearch instrument. L’objectif
de SPHERE est de détecter et
étudier de nouvelles exoplanètes
en orbite autour d'étoiles
proches en utilisant une
méthode appelée imagerie directe
- en d'autres termes,
SPHERE essaie de capturer des
images des exoplanètes
directement. SPHERE
peut également obtenir des images
de disques de
poussière et de débris autour
d'autres étoiles, où les planètes
peuvent se former.
Dans les deux cas, l'imagerie
directe est extrêmement
difficile à faire.
VLT -
instrument MUSE
L’instrument de seconde génération,
MUSE, installé en 2014 sur le Très Grand Télescope (VLT) de l’ESO –UT 4
Yepun- est un instrument de très haute technologie basé sur le concept
innovant de spectrographe intégral de champ ou spectrographe 3D, destiné à
relever le défi d’observer des galaxies à plus de dix milliards d’années de
lumière. C’est un des moyens les plus puissants pour comprendre comment les
galaxies évoluent au cours du temps cosmique.
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ALMA
Type : Télescope terrestre/Interféromètre
Site : plateau de Chajnantor (Andes chiliennes) à 5000 m d’altitude
Europe, Etats-Unis,
Japon et Chili construisent ensemble cette machine à voyager dans le
temps
Objectif :
Permettre aux
astronomes d’observer le gaz primordial créé par le « big bang » et
condensé dans les premières galaxies
Etudier le
rayonnement millimétrique et submillimétrique (entre IR et ondes
radio), provenant des objets les plus froids de l’Univers
C’est le plus grand
projet pour l’astronomie au sol : à terme 66 antennes, 50 de 12m
(interféromètre) que viendront compléter 4 de 12m et 12 de 7m –
antennes distantes de 12 m sur un diamètre de 16 km
1ères observations
en 2011
Résultats :
1ère
publication à paraître, le 12 juin 2014, dans la revue Nature : ALMA a pour la toute première fois
permis de cartographier le gaz moléculaire ainsi que la poussière
qui composent les galaxies hôtes de sursauts gamma (GRBs), les
explosions
les
plus puissantes de l'Univers.
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Télescope LSST
(Large Synoptique Survey Télescope)
Type :
télescope optique
Dimension : 8,40 de diamètre
Site : Andes chiliennes (Cerro
Pachόn)
Télescope optique américain équipé
d'un très grand miroir et d'une caméra CCD
comptant 3 milliards de pixels , ce télescope
d'une dimension record offrira aux astronomes
un champ de vision révolutionnaire , il scannera
le ciel nuit après nuit à la recherche d'évènements très brefs -explosions de supernovae , collisions d'étoiles , chute de matière dans les trous noirs , en bref les cosmologistes
comprendrons mieux l'architecture à grande
échelle de l'Univers.
Janvier 2015 :
approbation de la construction de la caméra devant équiper le LSST (le
plus grand appareil photo numérique du monde, 3200 mégapixels, 3 tonnes)
Les opérations scientifiques devraient commencer en 2022
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Les très grands Télescopes Terrestres du
futur :
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L'E.ELT ( ESO extremely large télescope )
Type : Ce sera le
plus grand télescope mondial dans le domaine optique/proche infra rouge.
Site : cordillère des
Andes ( Paranal) Dimension : 39 m
Le programme a été approuvé en
décembre 2012, la mise en service est prévue pour la décade 2020.
Le télescope comprendra 798 miroirs hexagonaux de 1,40 m, disposés en 13
couronnes.
Télescope conçu pour détecter des astres à l'éclat cent milliards de
fois plus faible que la plus pâle étoile visible à l'œil nu
Objectifs : recherche de
planètes similaires à la Terre, situées dans la "zone habitable",
contributions fondamentales à la cosmologie (mesures et propriétés des
1ères étoiles et galaxies)
Décembre
2014
L'Observatoire européen austral (ESO) donne le feu
vert pour la construction de l'European Extremely Large Telescope (EELT),
suite à la promesse d'entrée de la Pologne dans l'Observatoire européen
austral, qui reste cependant à confirmer.
Mais avec un gros trou dans le budget et dans le
miroir : faute d’avoir réuni tous les fonds nécessaires (participation du
Brésil toujours pas confirmée), sur les 13 couronnes de miroirs hexagonaux
prévues pour l'E-ELT, les 5 centrales ne seront pas construites, à moins
de réunir le financement complet. 210 des 798 miroirs de 1,4 m prévus à
l'origine sont donc mis en suspens, mais aussi ceux de rechange.
Le système d'optique adaptative complet est mis en
attente, lui aussi.
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TMT
(Thirty Meter Telescope)
Le
projet TMT est un partenariat international entre les institutions de cinq
pays en collaboration avec l’Université d’Hawaii (l’Institut de Technologie
de Californie, les institutions du Canada, du Japon, de la Chine et de
l’Inde).
Ce télescope
révolutionnaire intégrera les dernières innovations en matière de contrôle
de la précision, de la conception de miroir segmenté (492 segments), et
d'optique adaptative.
Les travaux au sommet du
Mauna Kea devraient commencer en 2015. Avec son miroir primaire segmenté de
100 pieds de diamètre -30 m-, il serait le plus grand du monde avant la
venue de l’E-ELT.
Le télescope sera utilisé
pour observer les planètes extrasolaires et les étoiles en formation. Il
devrait aider les scientifiques à apercevoir les premières années de
l'Univers à quelque 13 milliards d'années-lumière.
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Le Télescope Géant Magellan
(GMT)
3ème
très grand futur télescope avec l’EELT et le TMT, réalisé par le
consortium : Universités américaines, Université nationale australienne et
Brésil.
Construction prévue en 2020 ( ?)
Situation : à l’Observatoire de Las Campanas dans le désert d’Atacama
(Chili)
Particularités de conception
Ce
télescope est unique en ce qu’il utilisera sept segments de miroirs de
8,40 m de diamètre chacun (équivalent d’un miroir primaire de 24,50 m).
Ces segments seront disposés pour ne former qu’une seule surface optique,
avec un miroir au centre et les six autres disposés symétriquement par
rapport à ce centre, ce qui donne finalement un plan focal centré pour
l’ensemble.
Le
GMT va nous aider à mieux comprendre la matière noire et l'énergie sombre,
exoplanètes, et la naissance des galaxies et des étoiles, entre autres
sujets.
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Requalification des objets du système solaire :
Le système solaire découpé en 3 catégories :
Requalification des objets du
système solaire : pourquoi Pluton n’est plus une planète ?
Résolution de l’Union Astronomique
Internationale, adoptée le 24 aôut 2006 à Prague :
« L’UAI [...] décide que les planètes et autres
corps du système solaire sont définis selon trois catégories, de la manière
qui suit :
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1 – Une planète est un corps
céleste qui est en orbite autour du Soleil possède une masse suffisante pour que sa gravité l’emporte sur les forces de
cohésion interne, ce qui lui donne une forme (presque ronde) d’équilibre
hydrostatique et a nettoyé l’environnement autour de son orbite.
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2
– Une « planète naine » est un corps céleste qui est en orbite autour du Soleil possède une masse suffisante pour que sa gravité l’emporte sur les forces de
cohésion interne, ce qui lui donne une forme (presque ronde) d’équilibre
hydrostatique n’a pas nettoyé l’environnement autour de son orbite et n’est pas un satellite.
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3 – Tous les autres objets en
orbite autour du Soleil seront désignés collectivement sous le terme de
« petits corps du système solaire ».
L’UAI décide en outre que « Pluton » est une « planète naine » selon la
définition précédente
et est le prototype d’une nouvelle catégorie d’objets transneptuniens. »
L’UAI réunie à Oslo (Norvège) en juin
2008, a officiellement adopté le terme « Plutoïde » pour désigner les
« planètes naines transneptuniennes » comme Pluton et Eris, qui sont des
corps célestes dont la masse est suffisante pour leur conférer une forme
quasi sphérique et qui contrairement aux « vraies » planètes, ne sont pas
assez imposants pour dominer leur environnement.
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1ère catégorie :
les 8 planètes "classiques"
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2ème catégorie :
les planètes naines (Cérès, les "plutoïdes",..)
Cérès
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3ème catégorie : les petits corps du système
solaire (satellites, comètes, astéroïdes)
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Le mot « planète »
(astre errant selon sa racine grecque) n’avait pas nécessité une
définition précise. Depuis le 19e siècle, le nombre de
« planètes » a fluctué au gré des découvertes de divers corps de 7 à 13, il
était de 8 en 1846 avec la découverte de Neptune puis de 9 en 1930 avec
Pluton.
Pluton a fait
l’objet de controverses quant à sa nature. Les astronomes s’attendaient à
trouver une planète beaucoup plus massive et Pluton s’est révélée être
atypique : une orbite très excentrique (périhélie 29,7 UA, aphélie 49,85 UA)
et très inclinée par rapport au plan de l’écliptique (17°). Sa période
orbitale moyenne de 248 ans n’a pas permis de l’observer sur toute sa
trajectoire et elle ne passera à l’aphélie qu’en 2113 !
Le statut de
satellite de Charon a également été remis en cause : les astronomes pensent
qu’il s’agit plutôt d’un système double (les deux objets tournent autour
d’un centre de masse situé en dehors de Pluton).
Grâce aux avancées
technologiques (CCD), les découvertes des objets transneptuniens se sont
multipliées, notamment à partir de 1992. Ainsi des objets relativement gros
apparurent : Varuna, Sedna, Quaoar. En 2005 la découverte de trois objets
exceptionnels est annoncée : 2003 UB313 (futur Eris, plus gros et
plus massif que Pluton), 2003 EL61, 2005 FY5. Et toute
une population d'objets transneptuniens, de résonance 3:2 avec Neptune comme
Pluton, aux orbites stables, fut découverte et appelée "les Plutinos".
Fallait-il augmenter
le nombre de planètes ou procéder à une requalification des objets du
système solaire, ce qui excluait Pluton des planètes "classiques" ? La
résolution de l'UAI n'a pas fait l'unanimité parmi les astronomes.
Dans leur ouvrage
"Aux confins du système solaire, éditions Belin-Pour la Science 2008",
l'astrophysicien Alain Doressoundiram et l'astronome Emmanuel Lellouch, tous
deux chercheurs au LESIA de l'Observatoire de Paris, font le point de façon
aussi claire qu'exhaustive des connaissances actuelles du système solaire, à
la lumière des découvertes des vingt dernières années. Si ils trouvent
plutôt inutile la terminologie de "planètes naines", ils considèrent
comme une bonne décision la formulation du concept d'"objet qui a nettoyé
l'environnement de son orbite" qui conduit à une distinction beaucoup plus
franche entre planètes et petits corps que le critère de forme et qui a
l'énorme intérêt de faire référence au mécanisme de formation planétaire.
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