L'observatoire Vera C. Rubin est sur le point de transformer totalement l'astronomie

Avec la capacité de scanner tout le ciel nocturne du sud tous les trois jours, l'immense observatoire Vera C. Rubin pourrait être sur le point de commencer à résoudre les mystères de l'univers, de Dark Matter à Planet Nine

Au sommet de Cerro Pachón, une montagne chilienne qui atteint plus de 2600 mètres d'altitude, l'air est mince. Je dois reprendre mon souffle alors que nous montons les escaliers à l'intérieur du dôme de l'observatoire Vera C. Rubin. Il est cool et calme et énorme, un peu comme une cathédrale – jusqu'à ce que tout le dôme se moque en mouvement autour de nous et s'ouvre sur le ciel.

La nuit est tombée et au-dessus de nous, nous asseyez plus d'étoiles que je n'ai jamais vu de mes propres yeux. La Voie lactée brille plus que d'habitude, et je peux simplement distinguer deux de ses voisins galactiques, les petits et grands nuages ​​magellaniques. Cependant, le télescope Rubin peut voir loin, bien plus. C'est un géant: il détient les records du monde pour le plus grand appareil photo numérique et le plus grand objectif, et pèse 350 tonnes métriques. Il s'agit d'un télescope réfléchissant, rassemblant la lumière via des miroirs, dont le plus grand est de 8,4 mètres de diamètre – aussi large qu'ils pourraient le faire parce qu'un tunnel sur le sommet du sommet a environ 8,5 mètres de diamètre.

Pourtant, malgré un tel heft, ce télescope peut se déplacer extrêmement rapidement – et cela permettra de révolutionner ce que nous savons de notre propre système solaire, de notre galaxie et de l'univers. Toutes les trois nuits, il comportera une enquête sur le ciel du sud. Les enquêtes antérieures sur All-Sky ont pris des mois ou des semaines, mais le Rubin en fera un en moins d'une demi-semaine, encore et encore pendant une décennie.

«En prenant le ciel entier tous les trois jours, vous pouvez empiler ces images ensemble pour aller plus loin», explique le scientifique de l'observatoire Kevin Reil. « Donc, après 10 ans, vous êtes allé très, très profond, très, très loin dans l'univers, très loin dans le temps. Mais vous obtenez également la structure de l'univers », dit-il. Le résultat sera une sorte de timelapse cosmique, qui ne capture pas seulement le changement, mais commence à révéler des objets incroyablement faibles et distants à mesure que plusieurs images sont combinées pour les mettre en vue.

Comprendre la structure du cosmos est l'une des missions de l'observatoire – pour savoir plus précisément comment l'univers de la matière noire. L'homonyme du télescope, l'astronome Vera Rubin, a commencé ce voyage. Dans les années 1970, ses observations de galaxies tournant clairement que la matière visible ne fait qu'une fraction de l'univers. Elle a découvert que les étoiles sur les bords extérieures des galaxies se déplaçaient trop rapidement – selon les lois de Kepler, elles auraient vraiment dû être plus lentes que les étoiles proches des centres galactiques.

Après des années d'observations et de calculs, le seul moyen de carré cela était de supposer qu'il devait y avoir plus de matière que nous ne pouvions voir. Ce truc invisible a été nommé Dark Matter et les astronomes croient maintenant qu'il y en a environ cinq fois plus dans le cosmos que la matière ordinaire, et sa traction gravitationnelle façonne l'univers que nous voyons.

«La matière visible suit en fait où se trouve la matière noire, et non l'inverse», explique Stephanie Deppe à l'observatoire. On pense que les galaxies sont disposées sur ce que les astronomes appellent la toile cosmique, comprenant des filaments d'interconnexion de matière noire qui piégeaient les étoiles que nous pouvons voir, qui inventent eux-mêmes des flux dits stellaires. Les images de Rubin nous donneront notre meilleur regard sur ce Web.

La cartographie du Web nous aidera également à épingler la vraie nature de la matière noire. Est-il chaud et fait de particules légères et à évolution rapide ou froides et en particules qui agrandissent plus facilement? «Vous pouvez rechercher de petites perturbations comme des plis dans les flux stellaires», explique Deppe. Ceux-ci nous montreront où des touffes de matière noire se sont éclatées à travers un filament. Comprendre la taille d'une touffe pour le faire, le type de matière noire pourrait être là-bas. La structure de la toile cosmique nous donnera également une meilleure idée des effets de l'énergie sombre, la force propulsive accélérant l'expansion de l'univers.

L'excitation sur cette astronomie de précision est palpable à l'observatoire. Pendant la nuit, je suis là pour des observations, tout le monde est un peu étourdi. Dans la cuisine près de la salle de contrôle du télescope, j'entends des bavardages excités. L'un des opérateurs de télescope rebondissait presque comme il dit: «J'espère que nous obtenons« sur le ciel »ce soir.» C'est le jargon de l'observatoire pour ouvrir l'obturateur du télescope et prendre des images. «Oh, nous le ferons», dit son collègue, souriant dans une tasse de thé. Lorsque le soleil se couche, nous traversons tous nos doigts pour que les nuages ​​se nettoient.

Une fois qu'ils le font, la salle de contrôle est une ruche d'activité. Les opérateurs travaillent toujours sur les plis avec le télescope, mettant les images à l'orientation appropriée. Toutes les 30 secondes environ, une autre arrive, avec un son de whooshing qui signale que l'obturateur a ouvert, suivi d'un autre whoosh quand il a fermé. Le télescope prend un instantané d'une partie du ciel, puis se ferme vers l'endroit suivant et en prend un autre, construisant une grille qui peut être cousue ensemble.

Tout va notoirement jusqu'à ce que soudain il y ait un problème. Pour tirer le meilleur parti d'un télescope qui peut se déplacer si rapidement, l'Observatoire utilise un programme automatisé qui choisit où pointer le télescope ensuite, en fonction de choses comme la météo ou la phase de la lune. Mais pendant un moment, ce système ne fonctionne pas. Les opérateurs discutent avec des scientifiques du camp de base à quelques heures en voiture de la montagne. Ensemble, ils plongent dans le code pour le système pour trouver le problème. Le correctif est envoyé environ 20 minutes plus tard et ils sont en marche. La cadence régulière de l'obturateur en whooshing recommence et les images continuent de couler.

«C'est l'une des meilleures nuits que nous ayons eues, c'est simplement de la croisière. Ce sont de si bonnes données en ce moment», explique Eli Rykoff, scientifique de l'étalonnage. «J'espère que les gens du traitement en ce moment nous apprécient que nous leur donnons des images scientifiques de haute qualité.»

Une fois les images réalisées au télescope, elles commencent un long mais très rapide voyage à travers le monde. Ils descendaient la montagne le long du premier tronçon de 103 000 kilomètres de câbles à fibres optiques qui courent soit vers les océans de l'Atlantique ou du Pacifique, puis sous l'eau aux États-Unis. Les images traversent un hub en Floride, puis se retrouvent au SLAC National Accelerator Laboratory en Californie.

Chaque image est d'environ 32 gigapixels, qui est à peu près de la taille d'un film 4K, et arrive dans environ 10 secondes, explique William O'Mullane, qui gère les données de l'Observatoire. De la Californie, les données vont aux installations au Royaume-Uni et en France qui mettent les images à la disposition des scientifiques du monde entier.

Peut-être que l'analyse la plus urgente se fera sur des objets à évolution rapide. Le ciel nocturne impulque, les blips et les changements d'une manière que nous ne pouvons pas toujours prédire – et l'observatoire Rubin est chaud sur sa queue. Nous n'avons jamais eu la capacité de capturer ces mouvements si rapidement, et cela nous permettra de voir ces objets changeants en temps aussi près du temps réel que possible. Le télescope suivra les astéroïdes et les comètes qui se déroulent dans le ciel, à la fois ceux qui constituent la ceinture d'astéroïdes principale entre Mars et Jupiter et celles beaucoup plus appelées objets trans-neptuniens.

«Actuellement, nous ne connaissons que quelques milliers d'objets» dans la ceinture de Kuiper et le nuage d'Oort qui se trouvent au-delà de Neptune, explique Deppe. « Rubin va augmenter de 10 fois le nombre d'objets que nous connaissons là-bas. »

Cela nous aidera également à suivre toutes les menaces potentielles des objets presque terres, augmentant les exemples connus de ceux-ci d'environ 30 000 à environ 100 000. Et nous pourrions même attraper des objets interstellaires qui évoluent rapidement comme 'OUMUAMUA, qui a traversé le système solaire en 2017, ou la comète Borisov qui a volé en 2019.

Ce type de recensement du système solaire pourrait également répondre à la question de savoir s'il existe, en effet, une planète neuf. Des preuves alléchantes d'un tel monde – une à 10 fois la masse de la Terre dans le système solaire extérieur – proviennent d'objets de la ceinture Kuiper qui ont des orbites inhabituelles mais similaires. Les simulations ont montré qu'une planète pourrait être à blâmer, mais il n'y a pas encore de preuve directe.

Cela pourrait bientôt changer. «Soit Rubin va trouver directement Planet Nine, il va en trouver des preuves incontestables, ou cela va totalement anéantir les preuves qui existent», explique Deppe.

Un mystère que le télescope ne résoudra pas est l'état incertain de la science américaine, qui a été vidé sous l'administration Trump. Rubin est financé conjointement par le Département américain de l'Énergie et la US National Science Foundation (NSF), ce dernier, ce qui a vu son budget proposé réduit de plus de la moitié. Quand j'ai demandé aux gens de l'Observatoire ce que cela signifierait pour eux, aucun n'était certain. « Nous allons refuser de spéculer sur les impacts potentiels de la demande de budget de l'exercice 2026 du président », m'a dit un porte-parole de la NSF quand j'ai demandé plus tard.

Mais de retour dans la salle de contrôle, le financement est une préoccupation pour un autre jour. Nous approchons de minuit, mais le quart de travail n'est pas proche – les scientifiques prendront des données jusqu'à 3 ou 4 heures du matin, mais personne ne semble fatigué. De temps en temps, quelqu'un crie quelque chose comme: « Regardez ces belles images! »

Les premières images à rendre publiques seront publiées le 23 juin, et en attendant, l'observatoire cassera des photos complètes du ciel du sud tous les trois nuits. «L'idée était, pourriez-vous construire un observatoire qui prendrait toutes les données que tout le monde voudrait? Parce que si vous prenez une photo du ciel entier tous les trois jours, et quelqu'un dit:« Je voulais une photo là-bas », attendez trois jours, je vous en donnerai un autre», explique Reil.

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