L'Observatoire européen austral vient d'accueillir, au Chiili, un nouvel instrument baptisé MOONS. Grâce à ses 1 000 fibres optiques et sa sensibilité infrarouge, il doit révéler des milliers d'étoiles et de galaxies jusqu'ici invisibles.
Bonne nouvelle pour l'Observatoire européen austral (ESO), qui a confirmé jeudi le succès des toutes premières observations de MOONS, son tout nouvel instrument scientifique. Prenez peu ou prou mille fibres optiques, deux spectrographes jumeaux et un bain d'azote liquide qui peut descendre jusqu'à -233 degrés, et voilà la recette de cet appareil hors norme, fruit de plusieurs années de travail collectif entre ingénieurs européens et chiliens. Profitant de la puissance de collecte de l'un des grands miroirs du VLT (le Very Large Telescope), MOONS a capté ses premières données, en scrutant justement des étoiles nichées dans le plan poussiéreux de notre galaxie. Une prouesse qui ouvre la voie à une cartographie inédite de la Voie lactée, mais aussi à l'étude des confins les plus lointains de l'Univers.
Avec MOONS, les astronomes ont enfin un outil pour percer les mystères de la Voie lactée
MOONS a été construit par un consortium international piloté par le UK Astronomy Technology Centre, avec la participation du CNRS pour la France, de l'ETH Zurich ou encore de l'Université de Genève. L'instrument s'appuie sur l'un des miroirs de 8 mètres du VLT pour embarquer environ 1 000 fibres optiques. Chacune est montée sur un positionneur robotisé qui est capable de pointer très précisément vers une étoile ou une galaxie, ce qui permet d'observer mille objets en une seule fois. L'ESO, membre associé du consortium, a quant à lui fourni les détecteurs scientifiques qui équipent l'instrument.
Toute cette lumière collectée, captée sur un large champ de vue, converge ensuite vers deux spectrographes jumeaux (de 500 fibres chacun), véritables prismes géants qui décomposent chaque rayon en un arc-en-ciel de longueurs d'onde. En analysant ces couleurs, les astronomes peuvent déduire la composition chimique, la masse ou encore la vitesse de déplacement de chaque étoile ou galaxie observée, un peu comme une empreinte digitale cosmique.
Un détecteur infrarouge a un défaut : il est si sensible qu'il capte aussi sa propre chaleur, comme un appareil photo ébloui par son propre flash. Pour éviter que cette « lumière parasite » ne brouille les observations, les spectrographes de MOONS sont enfermés dans un cryostat, une sorte de thermos géant qui les maintient entre -143 et -233 °C grâce à 5 000 litres d'azote liquide. Un froid extrême rendu nécessaire par la taille de l'instrument lui-même. Avec ses 4,5 mètres de haut et ses plus de 10 tonnes, MOONS a besoin d'un système de refroidissement si massif que son cryostat compte aujourd'hui parmi les plus vastes jamais conçus pour un télescope au sol.
Percer la poussière galactique et remonter aux origines de l'Univers
Le centre de notre Voie lactée reste en grande partie invisible, masqué par d'épais nuages de poussière qui bloquent la lumière visible. En captant l'infrarouge, MOONS parvient à traverser ce voile opaque et à révéler des populations d'étoiles jusque-là hors de portée, jusqu'à 40 000 années-lumière de distance, de quoi dresser une carte en 3D bien plus précise de notre galaxie.
Cette sensibilité à l'infrarouge est aussi très précieuse pour observer les confins du cosmos. L'Univers étant en expansion, les galaxies les plus lointaines s'éloignent plus vite, ce qui décale leur lumière vers des longueurs d'onde plus rouges, voire infrarouges. MOONS devient ainsi le premier instrument capable d'analyser en détail un aussi grand nombre d'objets dans cette gamme de longueurs d'onde, en même temps.
Pendant les dix prochaines années, MOONS devrait observer jusqu'à dix millions d'objets, ce qui aidera à mener plusieurs grands projets scientifiques en parallèle. « MOONS ouvre une nouvelle fenêtre sur l'Univers », se réjouit Michele Cirasuolo, chercheur principal du projet, qui évoque plus de 13 milliards d'années d'histoire cosmique désormais accessibles à l'exploration. Amelia Bayo, responsable scientifique du projet à l'ESO, souligne déjà la puissance de ces premières données, capables de dégager des tendances au sein de populations d'étoiles jusque-là invisibles, tout en révélant des cas atypiques qui ouvriront de nouvelles pistes de recherche. De quoi combler un vide resté longtemps critique dans la panoplie des astronomes, notamment dans le domaine de l'infrarouge proche.
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