La semaine dernière, quatre lasers ont été projetés dans le ciel au-dessus du site de Paranal de l'Observatoire européen austral (ESO) au Chili. Les lasers ont réussi à créer une « étoile artificielle » que les astronomes peuvent utiliser pour mesurer puis corriger le flou provoqué par l'atmosphère terrestre, a annoncé aujourd'hui l'ESO.
Le lancement saisissant de ces lasers depuis chacun des télescopes de huit mètres de Paranal constitue une étape importante du projet GRAVITY+, une mise à niveau complexe de l'interféromètre du très grand télescope (VLTI) de l'ESO.
GRAVITY+ libère une plus grande puissance d’observation et une couverture du ciel beaucoup plus large pour le VLTI qu’auparavant, permettant l’étude d’objets encore plus faibles et plus éloignés.
La première cible des équipes GRAVITY+ et ESO de Paranal effectuant des observations tests à l'aide des nouveaux lasers était un amas d'étoiles massives au centre de la nébuleuse de la Tarentule, une région de formation d'étoiles dans notre galaxie voisine, le Grand Nuage de Magellan. Ces premières observations ont révélé qu’un objet brillant dans la nébuleuse, considéré comme une étoile unique extrêmement massive, est en réalité une binaire de deux étoiles rapprochées, ce qui met en valeur les capacités et le potentiel scientifique du VLTI amélioré.
Le Dr Rebeca Garcia Lopez, experte en formation d'étoiles et de planètes à l'École de physique de l'UCD, est partenaire associé du consortium GRAVITY+, en charge de la mise à niveau du spectrographe de l'instrument. Elle a déclaré: « Cela ouvre une nouvelle ère dans l'interférométrie optique et cela nous permettra de comprendre comment les systèmes solaires ressemblent à notre propre forme avec des détails sans précédent. »
Le VLTI combine la lumière de plusieurs télescopes individuels par interférométrie. GRAVITY est un instrument VLTI très performant qui a été utilisé pour générer des images d'exoplanètes, observer des étoiles proches et lointaines et effectuer des observations détaillées d'objets faibles en orbite autour du trou noir supermassif de la Voie lactée.
GRAVITY+ met en œuvre des modifications infrastructurelles des télescopes et des mises à niveau des tunnels souterrains du VLTI, où les faisceaux lumineux sont rassemblés. L'installation d'un laser sur chacun des télescopes jusqu'alors non équipés est une réalisation clé de ce projet à long terme, transformant le VLTI en l'interféromètre optique le plus puissant au monde.
Le professeur Frank Einsenhauer, chercheur principal de l'Institut Max-Planck de physique extraterrestre (MPE), en Allemagne, qui a dirigé le consortium, a déclaré : « Le VLTI avec GRAVITY a déjà permis de nombreuses découvertes imprévues. Nous sommes ravis de voir comment GRAVITY+ repoussera encore plus les limites.
Le Dr Taro Shimizu, astronome du MPE et membre du consortium, a déclaré : « Cela ouvre l'instrument à l'observation d'objets dans l'univers lointain, moins de quelques centaines de millions d'années après le Big Bang. »
La série de mises à niveau est en cours depuis quelques années et comprend une technologie d'optique adaptative révisée (un système permettant de corriger le flou causé par l'atmosphère terrestre) avec des capteurs de pointe avancés et des miroirs déformables.
Jusqu'à présent, pour le VLTI, les corrections d'optique adaptative étaient effectuées en pointant vers des étoiles de référence brillantes qui devaient être proches de la cible, limitant ainsi le nombre d'objets que nous pouvons observer. Grâce à l'installation d'un laser sur chacun des télescopes, une étoile artificielle brillante est créée à 90 km au-dessus de la surface de la Terre, permettant de corriger le flou atmosphérique n'importe où dans le ciel. Cela ouvre tout le ciel du sud au VLTI et améliore considérablement sa puissance d'observation.
Avec l’ajout de ces lasers, les astronomes pourront étudier des galaxies actives lointaines et mesurer directement la masse des trous noirs supermassifs qui les alimentent, ainsi qu’observer les jeunes étoiles et les disques formant planètes qui les entourent.
GRAVITY a réalisé des avancées significatives en astrophysique au cours de la dernière décennie. Il a testé avec succès la théorie de la relativité générale d'Einstein (grâce à la mesure du redshift gravitationnel), ce qui a valu au professeur Reinhard Genzel, MPE, et au professeur Andrea Ghez, de l'Université de Californie, le prix Nobel de physique en 2020. Le Dr Garcia Lopez de l'UCD est co-auteur de l'article de 2018 « Détection du redshift gravitationnel dans l'orbite de l'étoile S2 près du trou noir massif du centre galactique », publié dans Astronomie et astrophysique.
En outre, les astronomes ont également utilisé GRAVITY pour trouver la première preuve observationnelle de l'accrétion magnétosphérique, le processus par lequel la matière est « nourrie » dans les étoiles nouveau-nées. Les résultats ont été publiés en 2020 dans Nature, intitulés « Une mesure de la taille de la région d'accrétion magnétosphérique dans TW Hydrae », avec le Dr Garcia Lopez comme premier auteur.
Par l'intermédiaire du Dr Garcia Lopez, l'UCD participe à la mise à niveau du spectrographe GRAVITY, en charge de la mise à niveau de la résolution spectrale. En collaboration avec l'Université nationale autonome de Mexique (UNAM), ils ont conçu un prisme à réseau holographique à installer dans le spectrographe et sont également responsables des tests et de l'installation au VTLI.
