Observatoire Vera C. Rubin: Cartographier l’Univers entier

L’ère des méga-téléscopes: élargir la vision de l’humanité du cosmos

À mesure que les sciences optiques ont évolué du premier télescope de Galilée aux gigantesques télescopes d’aujourd’hui, les astronomes ont acquis une compréhension plus profonde de l’Univers.

En règle générale, chaque génération de télescopes devient plus précise, capable de voir avec un niveau de grossissement plus élevé et sur une gamme plus large du spectre des longueurs d’onde de la lumière.

Dans certains cas, cela nécessite que le télescope soit dans l’espace, à l’abri des interférences de l’atmosphère terrestre et de la pollution lumineuse humaine, comme le James Webb Space Telescope (JWST). Dans d’autres cas, cela peut être réalisé en construisant d’immenses réseaux de télescopes, comme, par exemple, le Square Kilometre Array Observatory (SKAO) pour la détection des ondes radio. (Suivez les liens pour des explications détaillées sur ces mégaprojets astronomiques.)

Un type différent de télescope ne vise pas à observer des objets astronomiques spécifiques plus en profondeur, mais le ciel dans son ensemble. On les appelle télescopes d’enquête et ils peuvent observer une portion significative du ciel en une seule fois. Ce faisant, ils peuvent détecter des régions particulières de l’espace, des variations d’activité stellaire ou des objets spatiaux en mouvement qui seraient autrement manqués par les télescopes classiques.

Comme l’objectif des télescopes d’enquête est fondamentalement différent, leur conception l’est également. Un nouvel outil vient d’être ajouté au domaine, le Vera C. Rubin Observatory. Il vient à peine de commencer sa phase de test, et a déjà découvert des milliers de nouveaux astéroïdes et a changé notre compréhension de l’espace interstellaire.

Astronomie d’enquête vs Astronomie classique: Principales différences

Une bonne explication de la différence entre l’astronomie d’enquête et l’astronomie classique est que l’astronomie d’enquête ressemble à l’enregistrement d’une vidéo en accéléré d’un paysage donné, tandis que l’astronomie classique ressemble davantage à l’observation très rapprochée d’une zone précise avec des jumelles.

Les jumelles offrent beaucoup plus de détails sur un objet donné, mais chaque observation sera probablement courte dans le temps. En effet, il n’existe que quelques télescopes très puissants dans le monde, et des millions d’étoiles et d’autres phénomènes stellaires à observer, de sorte que les astronomes sont constamment en concurrence pour le temps d’observation.

Par conséquent, la variabilité de la lumière des étoiles ou les astéroïdes proches se déplaçant rapidement seront très probablement manquées. C’est pourquoi le type d’astronomie « vidéo en accéléré » est également nécessaire.

Aperçu de l’Observatoire Vera C. Rubin

Ce télescope était auparavant connu sous le nom de Large Synoptic Survey Telescope (LSST). Vera Rubin était une astronome américaine dont le travail a fourni des preuves convaincantes de l’existence de la matière « noire » invisible dans l’Univers. Plus précisément, elle a découvert, grâce à l’étude des rotations des galaxies, qu’une masse invisible maintient les galaxies ensemble malgré une rotation à grande vitesse.

L’observatoire est situé au Chili, un pays avec de nombreux projets astronomiques, grâce à certaines de ses régions qui offrent la combinaison gagnante d’une faible pollution lumineuse et d’un ciel très clair dans les déserts d’altitude. Le site choisi bénéficie de 270 nuits claires en moyenne par an.

Source: Wikipedia

La mission principale de l’Observatoire Vera C. Rubin sera de réaliser une enquête de 10 ans du ciel austral disponible dans son intégralité, créant un enregistrement en accéléré de la moitié de l’univers (en raison de la courbure de la Terre, un projet similaire dans l’hémisphère nord serait nécessaire pour obtenir une vue complète de l’ensemble de l’Univers).

L’enquête s’appelle le Legacy Survey of Space and Time (LSST), et devrait générer plus de données que tous les autres télescopes optiques terrestres réunis dès sa première année, soit 20 térawoctets de données chaque nuit.

Spécifications du télescope Vera C. Rubin: Puissance, résolution et imagerie

C’est de loin le télescope d’enquête le plus puissant jamais construit, et cela se voit dans ses spécifications techniques.

Le projet a duré 29 ans, de la conception à l’achèvement (1996‑2025), dont 10 ans de construction active.

Le miroir primaire mesure 8,4 m de diamètre (27,5 pieds) et pèse 16 783 kg (37 000 lb), auquel s’ajoute un miroir secondaire de 3,5 m (11,4 pieds). Le poids total du télescope est d’environ 350 tonnes métriques (~386 tonnes américaines).

Le miroir primaire a parcouru 7 000 miles de Tucson, AZ, jusqu’au sommet de la montagne au Chili — et disposait de moins d’un pied (~30 cm) d’espace libre pour passer à travers un tunnel routier en chemin.

L’optique comprend trois lentilles correctrices pour réduire les aberrations optiques, la première lentille, d’un diamètre de 1,55 m, étant la plus grande jamais construite.

Source: Wikipedia

La caméra utilisée pour capturer les images mesure 1,65 m de haut et 3,65 m de long (5,4 × 12 pieds), atteignant une résolution de 3 200 mégapixels. Autrement dit, il faudrait environ 400 écrans Ultra HD pour afficher une seule image Rubin.

La caméra prendra 1 000 photos par nuit (une toutes les 5 secondes), avec un total de 2 millions de photos prises pendant les 10 ans du LSST. Cela est rendu possible grâce à un moteur puissant déplaçant rapidement la monture de 220 tonnes sans vibration.

Source: Wikipedia

Il possède un champ de vision large, capable de capturer des images d’une zone du ciel 45 fois plus grande que la pleine lune.

Source: Wikipedia

Les images sont traitées avec 6 filtres différents, couvrant une large gamme allant du proche ultraviolet à la lumière infrarouge.

Source: Vera C. Rubin Observatory

Au total, l’Observatoire Vera C. Rubin devrait pouvoir détecter dans le ciel nocturne austral 17 milliards d’étoiles, 20 milliards de galaxies, 10 millions de supernovas et 6 millions d’objets du Système solaire.

Le projet a impliqué plus de 30 pays et compte 130 employés à plein temps (80 aux États‑Unis / 50 au Chili).

Legacy Survey of Space and Time (LSST)

The primary goals of the LSST are:

• Understanding the nature of dark matter and dark energy
• Mapping the Milky Way
• Creating an inventory of the Solar System
• Exploring the transient optical sky (studying objects that move or change in brightness).

Adapté à un télescope portant le nom du découvreur du phénomène, jusqu’à présent expliqué par la matière noire, cet objectif du LSST cataloguera des millions de galaxies.

La taille et la masse d’un amas (ou « halo ») qui peut devenir une galaxie dépendent des propriétés de la matière noire.

Si nous observons un grand nombre de petites galaxies, cela soutiendrait notre meilleure hypothèse actuelle concernant les propriétés de la matière noire.

La cartographie de notre galaxie, la Voie lactée, nous aidera à comprendre comment elle s’est formée, y compris comment elle a absorbé auparavant des galaxies plus petites, créant des « courants » d’étoiles, dont 23 sont déjà connus.

Comme l’Observatoire Rubin observera et prendra des images de l’ensemble du ciel nocturne austral tous les trois jours, il pourra réaliser un enregistrement en accéléré du ciel complet tous les 3 jours.

En conséquence, nous pourrons immédiatement savoir si quelque chose a changé. La plupart des découvertes seront des objets qui varient de luminosité.

Cela sera particulièrement important pour trouver des supernovas, mais aussi des éruptions solaires sur d’autres étoiles que notre Soleil, ou des objets stellaires plus exotiques comme les étoiles à neutrons.

Il pourrait même détecter des événements rares comme la collision d’étoiles à neutrons ou de trous noirs entre eux, ou des étoiles déchirées par des trous noirs.

Enfin, les objets spatiaux proches semblent se déplacer beaucoup plus rapidement que les objets de fond. Ainsi, les images régulières montrent un point lumineux se déplaçant rapidement, révélant qu’il s’agit d’astéroïdes proches.

Nous connaissons environ un million de tels astéroïdes et comètes, mais les scientifiques supposent qu’il existe au moins plusieurs dizaines de millions d’autres non découverts, car ces objets sont difficiles à repérer: ils sont petits, éloignés et généralement sombres.

Il est notable que les scientifiques ont trouvé moins de 30 % d’astéroïdes de plus de 140 m (460 pieds) de taille. Les découvertes de Rubin augmenteront ce pourcentage à 60‑90 %.

Il est également important que le télescope puisse détecter des objets provenant de l’extérieur du système solaire, et il semble déjà l’avoir fait. (Voir ci‑dessous les résultats des premières observations pour plus de détails.)

Pipeline de traitement des données de l’Observatoire Rubin

20 térawoctets de données par jour représentent une quantité massive à traiter. C’est l’équivalent de trois ans de visionnage de Netflix (NFLX ), ou plus de 50 ans d’écoute sur Spotify.

Rubin émettra en temps réel, en moins de 60 secondes, des alertes publiques mondiales pour les objets qui ont bougé ou changé. Cela aidera d’autres scientifiques à orienter leurs propres télescopes vers les nouveaux objets d’intérêt découverts.

Cependant, ces résultats seront filtrés dans une installation classifiée du gouvernement américain en Californie pour les satellites espions classifiés et d’autres données confidentielles, qui ne seront publiées sans censure que trois jours plus tard.

Le transfert et la collecte des données utilisent plusieurs câbles à fibre optique, dont certains spécialement installés pour le télescope, et impliquent de nombreuses universités et instituts de recherche.

Les données seront accessibles via Internet grâce au portail en ligne Rubin Science Platform. Elles seront accessibles à tous les scientifiques aux États‑Unis et au Chili, ainsi qu’aux membres du programme de contribution de Rubin. Après deux ans, toute personne dans le monde pourra accéder aux données de Rubin.

Première lumière de l’Observatoire Rubin: Découvertes précoces

Nébuleuses & Galaxies

Le 23 juin 2025, les premières images de l’Observatoire Vera C. Rubin ont été publiées.

Source: Vera C. Rubin Observatory

Et même si ce n’était qu’un test de calibration, il a déjà produit des résultats qui ont impressionné la communauté scientifique. Parmi les images publiées figuraient les Nébuleuses Triffid & Lagoon, un nuage brillant et coloré de gaz et de poussière situé à environ 5 000 années‑lumière, ainsi que le groupe de la Vierge, le plus grand amas de galaxies le plus proche de notre propre Voie lactée, à environ 55 millions d’années‑lumière de la Terre.

Des étoiles imposantes aux galaxies tentaculaires, Rubin transforme des poches d’espace apparemment vides en tapisseries scintillantes.

Étoiles pulsantes

Le télescope Rubin a découvert 46 étoiles légèrement pulsantes, dont la luminosité varie au fil du temps, généralement en moins d’une journée.

Au cours des 10 prochaines années, Rubin détectera jusqu’à environ 100 000 de ces étoiles s’étendant à plus d’un million d’années‑lumière, permettant aux scientifiques de cartographier les confins de notre Galaxie et d’explorer la structure du halo galactique qui entoure la Voie lactée et s’étend presque à mi‑chemin de notre voisine la galaxie d’Andromède.

Un essaim de nouveaux astéroïdes

Ces images préliminaires ont également révélé 2104 nouveaux astéroïdes dans le Système solaire. Elles comprennent :

• 2015 astéroïdes dans la ceinture principale d’astéroïdes.
• 7 objets proches de la Terre.
• 11 Trojans de Jupiter (partageant l’orbite de Jupiter).
• 9 objets trans‑Neptuniens (objets glacés au‑delà de l’orbite de Neptune).

Un visiteur interstellaire inattendu

Cependant, ce que personne ne s’attendait à trouver lors de cette première série de tests était un astéroïde/comète provenant de l’extérieur de notre système solaire.

Ce n’est pas tant parce que ces types d’objets ne peuvent pas être détectés par l’Observatoire Vera C. Rubin – il est parfaitement conçu pour trouver de tels objets interstellaires à mouvement rapide et faible luminosité – mais parce qu’ils sont supposés être très rares. En en trouver un remet rapidement en question cette attente.

Source: NASA

Il a été nommé 3I/ATLAS, étant le seul troisième objet spatial de ce type jamais détecté, après « 1I/Oumuamua » découvert le 19 octobre 2017 et 2I/Borisov découvert le 29 août 2019.

L’objet semble être une comète, ce qui rend difficile la détermination de sa taille exacte, son noyau étant caché derrière le halo de la comète composé de gaz et de glace.

Source: Universe Today

Il semble néanmoins massif, avec des estimations de taille allant d’un peu moins d’un kilomètre à 11 kilomètres. Sa trajectoire et sa vitesse suggèrent qu’il pourrait provenir du cœur de la galaxie et avoir plus de 7 milliards d’années, voire plus que l’ensemble du système solaire.

Maintenant qu’il a été détecté, des télescopes plus puissants avec un champ de vision plus étroit étudieront probablement ATLAS pendant les prochains mois alors qu’il s’approche de notre Soleil, très près de l’orbite de Mars, avant de quitter notre système solaire à jamais.

Source: NASA

Conclusion

L’Observatoire Vera C. Rubin est une prouesse remarquable d’ingénierie et d’accomplissement scientifique, devenant de loin le plus grand télescope d’enquête jamais construit au monde.

Il débute à peine, et a déjà découvert des milliers de nouveaux astéroïdes, ainsi que le troisième objet interstellaire jamais détecté à visiter notre système solaire.

Cela illustre le potentiel incroyable de cet outil astronomique nouveau. Beaucoup plus est attendu au cours des 10 prochains ans d’observation, qui devraient cataloguer et observer des dizaines de millions d’astéroïdes, d’étoiles, de supernovas et de galaxies.

Le télescope sera probablement la source de nombreux nouveaux points d’intérêt dans le ciel pour les astronomes du monde entier, qui étudieront alors davantage les étoiles variables, les trous noirs et les astéroïdes.

Dans l’ensemble, Rubin devrait faire progresser notre compréhension de l’Univers d’un bond majeur, tout en nous offrant une compréhension détaillée et un catalogue exhaustif de tout ce qui se trouve dans notre système solaire.

Investir dans l’aérospatiale

Intuitive Machines

Des projets comme l’Observatoire Vera C. Rubin sont principalement financés par des fonds philanthropiques et publics, car ils ne sont pas susceptibles de générer un retour sur investissement direct.

Cependant, en cataloguant l’ensemble du système solaire, cela nous rapproche du moment où nous pourrons commencer à envoyer des missions automatisées ou habitées pour exploiter les astéroïdes, en particulier les objets proches de la Terre. Ce type de projet sera probablement la prochaine étape ou sera réalisé en parallèle du retour des missions habitées sur la Lune, prévu dans les années à venir.

Fondée en 2013 à Houston, Texas, Intuitive Machines est, pour l’instant, une entreprise très « orientée Lune », comme l’indique son symbole boursier, et a déjà été sélectionnée pour 4 missions lunaires de la NASA, employant plus de 400 personnes.

Source: Intuitive Machines [securities_stock_price_tag symbol="LUNR" exchange="NASDAQ"]

C’était la première entreprise commerciale à atterrir avec succès et à transmettre des données scientifiques depuis la Lune. Elle a également réalisé le premier allumage d’un moteur LOx/LCH4 (oxygène liquide, méthane liquide) dans l’espace.

L’entreprise travaille sur de nombreux projets qui constitueront la base d’une infrastructure lunaire pour l’exploration et l’établissement.

Le premier est le « service de transmission de données », la technologie étant testée, et visant finalement à aboutir à une constellation de transmission de données lunaires autour de l’orbite de la Lune.

Source: Intuitive Machines

La deuxième partie est « Infrastructure as a Service ». Elle devrait inclure un LTV capable d’opérations autonomes, le service de télécommunication et les services de localisation GPS.

Source: Intuitive Machines

Le dernier segment est la livraison de matériel à la surface lunaire. Jusqu’à présent, l’entreprise a livré des charges utiles scientifiques avec le lanceur Nova-C, un atterrisseur de 4,3 m de haut (14 pieds) capable de livrer 130 kg de charge utile sur la Lune.

L’étape suivante sera le lanceur Nova-D, capable de livrer 1 500‑2 500 kg de matériel sur la Lune. Cette capacité de charge utile et cette taille seront nécessaires pour la livraison du Lunar Terrain Vehicle (LTV), ainsi que du réacteur nucléaire Fission Surface Power de 40 kW prévu pour alimenter la base lunaire.

Source: Intuitive Machines

L’entreprise a décroché de nombreux contrats précieux avec la NASA, par exemple le contrat Near Space Network, d’une valeur potentielle maximale de 4,82 Mds $.

La décision finale de la NASA concernant le contrat LTV parmi les 3 fournisseurs potentiels est attendue pour la fin 2025, et vaudrait également jusqu’à 4,6 Mds $.

En plus de la NASA, l’entreprise cherche à diversifier sa clientèle, ayant été sélectionnée en avril 2025 pour une subvention allant jusqu’à 10 Mds $ de la Texas Space Commission. Cela soutiendra le développement d’un véhicule de rentrée atmosphérique terrestre et d’un laboratoire de fabrication orbitale destiné à permettre la biomanufacture en microgravité.

Ce véhicule de rentrée fournira également une option de secours et réduira les risques pour les futures missions de retour d’échantillons lunaires de l’entreprise.

Un autre projet est le développement de satellites furtifs nucléaires à faible puissance pour un contrat du laboratoire de recherche de l’Air Force, JETSON.

Alors que l’entreprise atteint un point de flux de trésorerie disponible positif au premier trimestre 2025, et avec le contrat de télécommunication lunaire, elle devient désormais beaucoup plus sûre pour les investisseurs, passant d’une start‑up qui brûle du cash à un fournisseur de services établi pour l’économie spatiale en pleine croissance.

Comme le développement de nouveaux instruments pour le LTV l’indique, la NASA ne va pas abandonner le projet Artemis, même si des éléments comme la fusée SLS pourraient être révisés. Ainsi, l’avenir des fournisseurs d’équipements annexes comme Intuitive semble prometteur.

Et cela pourrait constituer le socle de futures explorations du deep space et de l’exploitation des ressources spatiales, soutenu par les données générées par un télescope tel que l’Observatoire Vera C. Rubin.

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