Le 18 octobre 2025, l'installation de télescope spectroscopique multi-objets de 4 mètres (4MOST), installée sur le télescope VISTA de l'Observatoire Paranal de l'Observatoire européen austral (ESO) au Chili, a obtenu sa première lumière. Cette étape constitue une étape cruciale dans la vie de tout télescope, car elle marque le moment où il est prêt à commencer son voyage scientifique.
De plus, 4MOST ne se contente pas de prendre des images du ciel ; il enregistre les spectres, capturant la lumière de chaque objet dans chaque couleur individuelle. Grâce à cette capacité, il peut décomposer simultanément la lumière de 2 400 objets célestes en 18 000 composantes de couleur, permettant aux astronomes d’étudier leur composition chimique et leurs propriétés détaillées.
Une fois pleinement opérationnel, 4MOST étudiera les processus de formation et d'évolution des étoiles et des planètes, de la Voie lactée et d'autres galaxies, des trous noirs et autres objets exotiques, ainsi que de l'univers dans son ensemble. En analysant les couleurs détaillées de l'arc-en-ciel de milliers d'objets toutes les 10 à 20 minutes, 4MOST construira un catalogue de températures, de compositions chimiques, de vitesses et de nombreux autres paramètres physiques de dizaines de millions d'objets répartis dans tout le ciel du Sud.
4MOST est la plus grande installation d'étude spectroscopique multi-objets de l'hémisphère sud et est unique par sa combinaison d'un grand champ de vision, du nombre d'objets observés simultanément et du nombre de couleurs spectrales enregistrées simultanément. Le développement a commencé en 2010 et l'installation a été conçue pour fonctionner pendant au moins les 15 prochaines années.
Le Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) est l'institut principal du consortium 4MOST qui a construit et exploitera scientifiquement l'installation. Outre la gestion globale, AIP a été impliquée dans de nombreux aspects de l'installation, comme sa caméra grand champ dotée de six lentilles allant jusqu'à 90 cm de diamètre, son système de guidage et de mise au point et son système de fibres qui contient plus de 2 400 fibres de verre, chacune ayant le diamètre d'un cheveu humain. AIP est également fortement impliqué dans la détermination du schéma opérationnel de 4MOST, y compris l'observation de la planification et l'archivage des données.
Le chercheur principal de 4MOST, Roelof de Jong, chef de la section Voie lactée à l'AIP, remarque : « C'est incroyable de voir les premiers spectres de notre nouvel instrument. Les données semblent fantastiques dès le début et de bon augure pour tous les différents projets scientifiques que nous voulons exécuter. le système fonctionne toutes les nuits.
Joar Brynnel, chef de projet de 4MOST, ajoute : « Atteindre cette étape est une merveilleuse réussite après plus d'une décennie d'efforts intensifs. Il est difficile d'exprimer avec des mots l'enthousiasme de réaliser que l'installation non seulement atteint, mais dépasse même les performances requises. Cela a été un véritable privilège de gérer cet énorme consortium pendant plus d'une décennie. capable de livrer 4MOST au télescope VISTA en si bon état. J'attends avec impatience les résultats passionnants de 4MOST au cours des années à venir. »
« Avec la première lumière de 4MOST, nous ouvrons un nouveau chapitre dans l'étude du ciel. Ses 2 436 fibres optiques nous permettent de capturer simultanément des milliers d'objets dans le ciel du sud. 4MOST aidera à répondre à des questions fondamentales sur la formation de la Voie lactée, l'évolution des galaxies et les forces qui façonnent l'univers », déclare le professeur Matthias Steinmetz, directeur scientifique de l'Institut Leibniz d'astrophysique. Potsdam (AIP).
Les observations de First Light illustrent les capacités uniques de 4MOST : sa capacité à observer un très large champ de vision et sa capacité à étudier simultanément et de manière très détaillée un grand nombre d'objets et de cas scientifiques très différents. L'un des objets dominant l'observation de First Light par 4MOST est la galaxie allongée NGC 253, également appelée galaxie du Sculpteur ou de la pièce d'argent.
À l'exception des Nuages de Magellan, c'est la galaxie ayant le plus grand diamètre apparent dans le ciel austral, avec presque le même diamètre que la Lune, mais en beaucoup plus faible. Elle a été découverte par Caroline Herschel en 1783, se trouve à une distance d'environ 11,5 millions d'années-lumière et on sait qu'elle forme actuellement de nombreuses nouvelles étoiles. Les observations de 4MOST capturent également un amas de super étoiles, diverses étoiles chaudes et froides et leurs mouvements, ainsi que le gaz brillant des étoiles nouvellement formées dans cette galaxie.
L'autre grand objet observé sur le terrain est l'amas globulaire NGC 288, un groupe très dense d'environ 100 000 étoiles très anciennes situé à la périphérie de la Voie lactée, à une distance d'environ trente mille années-lumière. Il s'est formé il y a environ 13,5 milliards d'années, lors des toutes premières phases de la formation de la Voie lactée. Ses étoiles contiennent de très petites quantités de la plupart des éléments chimiques plus lourds que l’hydrogène et l’hélium, reflétant sa composition originelle.
Outre ces deux très grands objets, 4MOST a obtenu les spectres de plus de deux mille autres objets lors de sa première observation scientifique de seulement 20 minutes. Ceux-ci incluent les spectres d'une grande variété d'étoiles brillantes et faibles de notre Voie Lactée, permettant aux scientifiques de déterminer leur température, leur masse, leur diamètre, leur vitesse, leur âge et leur stade d'évolution, ainsi que leur composition chimique.
Au-delà de la Voie lactée, les spectres de deux galaxies superposées à 900 millions d’années-lumière ont été obtenus, ainsi que les spectres de plus d’un millier d’autres galaxies proches et lointaines – jusqu’à 10 milliards d’années-lumière – afin de déterminer leur distance, leur vitesse interne et l’histoire de la formation d’étoiles ou la masse de leur trou noir central.
L’équipe scientifique 4MOST est composée de plus de 700 chercheurs issus d’universités et d’instituts de recherche du monde entier. Au cours de ses cinq premières années d'activité, 4MOST mènera 25 programmes scientifiques différents, dont dix conçus par des instituts membres du consortium qui a construit l'instrument, tandis que les quinze autres programmes ont été sélectionnés par un comité externe d'astronomes nommés par l'ESO. De manière unique, la nature multifibre de 4MOST permet d’observer simultanément de nombreux programmes scientifiques.
Par exemple, quelques fibres peuvent être utilisées pour étudier des objets rares, tandis qu'en même temps, un autre programme peut utiliser la plupart des autres fibres pour réaliser de grands échantillons statistiques d'étoiles ou de galaxies. Les cas scientifiques 4MOST mis en avant sont l'origine des éléments chimiques et la formation des premières étoiles, la croissance de la Voie lactée au cours du temps cosmique, la formation et l'évolution des galaxies et des trous noirs, la composition de la matière noire invisible qui semble englober la majeure partie de la masse des galaxies et la nature de l'énergie sombre qui entraîne l'expansion accélérée de l'univers.
Au cœur du système, 4MOST utilise 2 436 fibres optiques, chacune de la taille d'un cheveu humain, pour capter la lumière des objets célestes. La lumière de chacune de ces fibres est transportée vers les spectrographes qui la décomposent en différentes couleurs. Un nouveau grand système d'objectif de caméra optique de près d'un mètre de diamètre a été installé dans le télescope VISTA de l'Observatoire européen austral (ESO) au Chili pour donner à 4MOST un champ de vision sur le ciel de 2,5 degrés de diamètre, cinq fois plus grand que le diamètre de la lune et l'un des plus grands au monde pour un télescope de classe 4 m.
4MOST observera un nouvel ensemble d'objets dans le ciel toutes les 10 à 20 minutes, à l'aide d'un positionneur de fibre qui déplace toutes les fibres pour observer de nouveaux objets en moins de deux minutes. Les fibres transportent la lumière vers trois spectrographes qui observent chacun 800 objets simultanément, où leur lumière est d'abord divisée en composantes rouge, verte et bleue, puis plus en détail pour être ensuite enregistrée par de grands détecteurs de 36 mégapixels. Il existe deux spectrographes qui couvrent tout le spectre des couleurs, du bleu jusqu'à l'infrarouge (370 à 950 nm), tandis qu'un troisième spectrographe examine une résolution de longueur d'onde plus élevée dans trois bandes de couleurs sélectionnées pour mieux mesurer l'abondance des éléments chimiques dans les étoiles.
La planification des observations 4MOST se fait à distance depuis l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) à Garching près de Munich. Quelques minutes avant le début de la prochaine observation, le champ et les objets suivants sont sélectionnés de manière optimale en fonction des dernières conditions météorologiques et d'observation.
L’exécution des observations et la maintenance de l’instrument relèvent de la responsabilité de l’Observatoire européen austral (ESO). Les données obtenues sont transférées au centre de données 4MOST de l'Université de Cambridge, où elles sont analysées avec un ensemble complet de pipelines logiciels pour extraire les paramètres physiques des objets étudiés. Les résultats de l'analyse sont ensuite transférés dans les archives de données de l'Institut Leibniz d'astrophysique de Potsdam (AIP) et de l'ESO pour être distribués à tous les membres du projet et à l'ensemble de la communauté scientifique à des fins d'exploration scientifique.
