mercredi 20 avril 2016

ASTRONOMIE. ATACAMA, LA TÊTE DANS LES ÉTOILES


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LA VILLE DE INCA DE ORO, DANS LE DÉSERT D’ATACAMA,
ATACAMA DESERT, AU CHILI, EN DÉCEMBRE 2015.  
PHOTO IVAN ALVARADO 
Depuis le désert d’Atacama, au Chili, l’une des régions les plus arides de la planète, les astres brillent avec une intensité particulière. D’immenses télescopes les observent. Ils cherchent de nouvelles planètes tournant autour d’autres étoiles.
 PHOTO M. TARENGHI
Mars. C’est le premier mot qui vient à l’esprit 
quand, à cinquante kilomètres au sud d’Antofagasta, on quitte la Panaméricaine pour prendre la route B-70 et s’enfoncer dans le désert d’Atacama [au nord du Chili]. Où que se porte le regard, toute image prise au hasard rappelle irrésistiblement les photos de la planète rouge ramenées par la sonde Curiosity en août 2012.

Or la ressemblance entre ces deux paysages extrêmes n’est pas simplement visuelle. Une équipe scientifique a reproduit dans le désert d’Atacama les mêmes expériences que celles qu’avaient effectuées les sondes Viking1 et Viking 2 pour détecter une éventuelle activité biologique sur Mars, et elle est parvenue aux mêmes résultats : pas la moindre trace de vie.

Le désert d’Atacama passe pour la région la plus aride de la planète. Les stations météorologiques installées depuis plusieurs décennies près de Calama n’ont jamais reçu une seule goutte de pluie. Il est vrai que le taux d’humidité ambiante dépasse rarement 10 %. Dans ce climat, dès que l’on sort de sa voiture, la peau s’assèche et s’irrite, tout comme les yeux et les muqueuses – en particulier la gorge et le nez, qui saigne facilement.

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475 nanomètres de longueur d’onde

C’est cette aridité qui est responsable de l’austère harmonie de couleurs propre au désert d’Atacama : le sol sablonneux s’embrase de tonalités orangées sous les derniers rayons du soleil, les pierres sont noires et la voûte céleste est d’un bleu absolument pur. De ce bleu que l’on ne peut définir que par la propriété physique qui le caractérise : une longueur d’onde de 475 nanomètres. L’absence d’humidité confère à cette atmosphère azuréenne une limpidité sans égale.

Mais le crépuscule venu, Atacama se métamorphose. L’aridité semble s’estomper et plus personne ne déplore la sécheresse extrême de l’air et l’absence de vie, car le ciel brille d’une telle intensité qu’il paraît presque palpiter. Les nuits sans lune, on voit la silhouette des objets se découper dans la lumière émise par les milliards d’étoiles de la Voie lactée, l’une des centaines de milliards de galaxies qui peuplent l’univers. Cette lumière nous parvient après avoir traversé des espaces vides distants de dizaines de milliers d’années-lumière.

Face à cette immensité, on éprouve forcément un certain vertige. Mais pareille démesure produit également une sensation complexe, à mi-chemin entre insignifiance absolue et grandeur d’esprit : l’être humain est certes minuscule dans l’univers, mais il a été capable de le comprendre, et il peut donc encore en comprendre beaucoup plus.
Quatre miroirs de 8,2 mètres de diamètre

C’est précisément ce que tentent de faire les astronomes qui suivent pendant plus de deux heures la B-70, traversant les paysages martiens de l’Atacama pour rejoindre le sommet du Cerro Paranal.

Là, à plus de 2 600 mètres d’altitude, un véritable joyau de technologie scrute chaque nuit l’univers à travers l’atmosphère la plus pure de la planète. Quatre coupoles de 35 mètres de haut abritent le VLT (Very Large Telescope) de l’Observatoire européen austral (ESO), un ensemble composé de quatre miroirs primaires de 8,20 mètres de diamètre reposant sur une structure de 450 tonnes et de quatre télescopes auxiliaires.

“Pendant les observations, ces géantes pivotent sur leur socle avec une précision de l’ordre du micron, explique Juan Osorio, l’ingénieur chargé de l’entretien des réflecteurs.  

« Chaque miroir est un disque de verre céramique souple pesant 45 tonnes et recouvert d’une pellicule d’aluminium de quelques dizaines de nanomètres d’épaisseur. Elle est tellement fine qu’il faut davantage d’aluminium pour fabriquer une canette de limonade que pour revêtir ce miroir.  »

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Les miroirs doivent associer un dosage si précis de résistance et de souplesse que leur construction ne prend pas moins de deux ans. Les télescopes terrestres doivent néanmoins s’accommoder de la présence de l’atmosphère qui filtre et altère la lumière émise par les astres dans le ciel nocturne – et l’Atacama n’échappe pas à cet écueil, même si l’atmosphère y est plus pure qu’ailleurs.  

150 vérins répartis sous la surface du miroir


Pour compenser cet effet, le VLT est équipé d’un dispositif qui analyse en temps réel les perturbations atmosphériques et transmet l’information à un système de 150 vérins répartis sous la surface du miroir. Ces vérins exercent plus ou moins de pression sur le miroir pour le déformer, afin que la lumière qu’il recueille ait les mêmes caractéristiques que celles qu’elle aurait en l’absence d’atmosphère. Et puisque la composition de l’air change continuellement, l’action des vérins sur le miroir est constante. Juan Osorio précise :  


Chaque miroir de 45 tonnes peut ainsi se déformer jusqu’à cinquante fois par secondes.”


Il ne fait aucun doute que l’on ressent quelque chose de singulier lorsque l’on se promène au sommet du Paranal et que l’on observe les milliers de tonnes de métal, de plastique et de céramique organisées avec une précision micrométrique à l’intérieur de ces dômes fantasmagoriques.

Ce que l’on éprouve se rapproche peut-être de ce mélange de peur et d’espoir dont parlait l’historien des sciences George Dyson lorsqu’il disait qu’une machine à l’arrêt nous met face à ce qui sépare la vie de la mort. À moins que l’on ne soit saisi par la grandeur d’esprit indissociable de l’ambition de comprendre l’univers avec des cerveaux et des machines irréprochables.  

“Tout cela a l’air fascinant, mais l’astronomie romantique que je pratiquais dans mon enfance avec mes télescopes artisanaux depuis le grenier de chez moi n’existe plus”, souligne Roberto Castillo, ingénieur spécialiste des capteurs infrarouges que l’on couple aux miroirs pour analyser la lumière émise par les nuages de gaz dans lesquels se forment les étoiles. “Ces nuages sont les salles d’accouchement de l’univers”, ajoute-t-il.  



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PHOTO S. GUISAR

Diagrammes et pixels

Comme toutes les observations réalisées au VLT, ces nuages ne peuvent pas non plus être observés directement par l’oculaire d’un télescope. À ce niveau de complexité, les télescopes ne sont d’ailleurs plus équipés d’oculaire. Les astronomes les pilotent par ordinateur depuis le centre de contrôle et les données recueillies apparaissent sur des écrans et sont enregistrées sur des disques durs.

Mais ces écrans n’affichent aucune image un tant soit peu reconnaissable : tout au plus distingue-t-on des diagrammes en bâtons, des taches pixelisées et des courbes en dents de scie. La lumière des étoiles et des galaxies lointaines est si faible qu’il faut la traiter pour générer des images. “Et pourtant, tous ceux qui travaillent ici ont gardé un peu de ce romantisme, poursuit Castillo.  
« À notre manière, nous avons une âme de poète. Car il y a quelque chose de poétique dans le fait de venir jusqu’au cœur du désert le plus aride du monde pour scruter le ciel à travers un instrument parfait, même si on ne le regarde plus directement avec les yeux, mais avec l’intellect.  »
Roberto Castillo est l’archétype de ces astronomes autodidactes comme il y en a tant au Chili. Enfant, fasciné par les “grands nombres”, il a dévoré les livres d’astronomie de la bibliothèque de Concepción. Comme sa famille n’était pas très riche, il a entrepris de fabriquer lui-même ses objectifs, avec du verre de récupération qu’il polissait avec du sable ramassé sur la plage et du goudron découpé au couteau sur le bord de la route.

En quelques années, il a ainsi construit plus d’une centaine de télescopes rudimentaires, avec lesquels il parvenait à observer les cratères de la Lune, les anneaux de Saturne et les satellites de Jupiter. “Cette première émotion, je la ressens encore aujourd’hui lorsque je colle l’œil à l’oculaire d’un télescope”, assure-t-il.  

Une publication scientifique par jour

Le site du Paranal effectue des observations pour des projets de recherche de dimensions internationales. Chaque année, il reçoit cinq fois plus de demandes que ce que sa capacité d’heures d’observation lui permet de traiter. Les données recueillies chaque nuit sont transmises par ondes radio au siège de l’ESO à Garching, près de Munich (Allemagne), qui les renvoie aux centres de recherche intéressés. L’observatoire du Cerro Paranal est l’un des plus productifs du monde, puisqu’il alimente en moyenne une publication scientifique par jour.

L’une des observations les plus demandées correspond à des projets de détection et d’étude de planètes qui orbitent autour d’autres étoiles. Les astronomes ont déjà identifié près de 2 000 exoplanètes et l’on estime que la Voie lactée pourrait à elle seule en compter entre 15 000 et 30 000.

L’intérêt de ces planètes est évident, puisqu’il s’agit de répondre à l’une des grandes questions de l’humanité : y a-t-il de la vie ailleurs que sur Terre ? “La question des petits hommes verts saisit l’imagination et constitue l’une des grandes inconnues, convient Stéphane Brillant, l’un des scientifiques en poste à Paranal. Mais pour nous, astronomes, ce n’est qu’une pièce d’un immense puzzle.
« L’étude de ces planètes nous fournit des pistes qui nous renseignent sur la formation des systèmes planétaires et nous permettent de mieux comprendre la genèse du système solaire et de la Terre. »
Spécialiste des exoplanètes, Brillant s’étonne encore du retentissement médiatique qu’a suscité il y a quelques années [en 2006] la découverte d’une petite exoplanète [dont les caractéristiques se rapprochent de celles de la Terre], à laquelle il avait participé.

Après avoir publié la nouvelle dans la revue Nature, plusieurs membres de son équipe ont reçu une avalanche de courriers de croyants qui les accusaient d’imposture, leur reprochant de chercher à expliquer par des modélisations et des observations un phénomène qui les dépassait. Mais lorsqu’ils ont établi qu’il régnait à la surface de cette planète une température de – 220 °C, les esprits se sont calmés. 

350 personnes mobilisées

L’entretien de ces machines parfaites et des infrastructures qui leur permettent de fonctionner au beau milieu du désert le plus sec du monde exige un déploiement logistique considérable et mobilise 350 personnes à temps complet.  

Astronomes, ingénieurs et logisticiens sont logés dans un étrange bâtiment partiellement enterré qui épouse la pente d’une colline. On l’appelle “La Residencia”. Lorsque l’on y accède par la passerelle supérieure, on est surpris par une puissante odeur de serre. L’intérieur, baigné d’une lumière naturelle pénétrant par un immense dôme transparent, abrite une piscine d’eau chaude et une oasis plantée de bananiers et autres arbres tropicaux.  

Il ne s’agit ni d’un caprice, ni d’un luxe superflu. Les arbres et l’eau créent un microclimat bien plus adapté que l’extrême sécheresse extérieure au séjour des humains.

Le bâtiment, dont l’architecture originale a été récompensée par un prix, est entièrement au service de l’astronomie. Le dôme, comme toutes les portes et fenêtres, est équipé d’un système de voiles opacifiants qui, de nuit, calfeutrent les ouvertures et isolent l’intérieur de l’extérieur, bloquant tout éclairage parasite susceptible d’altérer la lumière que captent les télescopes. Chaque semaine, le complexe est approvisionné par un camion d’aliments solides, un autre de liquides, deux camions de gaz liquide pour produire de l’électricité et une vingtaine de camions-citernes d’eau.  

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Un décor pour James Bond

Vue de l’arrière, La Residencia est un réseau homogène de balcons couverts de plaques colorées à l’oxyde de fer. Cet aspect extérieur ajoute au sentiment d’irréalité que l’on ressent au cœur du désert d’Atacama. L’aspect oxydé des balcons évoque une sorte de ruche futuriste et décadente, l’idée d’un avenir lointain observé depuis un autre avenir, plus lointain encore.

Il n’est donc pas surprenant que Dominic Greene, le méchant qui poursuit James Bond (incarné par Daniel Craig) dans le vingt-deuxième épisode de ses aventures (réalisé par Marc Foster), ait choisi de venir se cacher dans ce bâtiment hors du temps. Les abords de La Residencia ont gardé un souvenir de ce tournage, sous forme d’énormes rochers aussi légers que des chaises en plastique – et que les pensionnaires s’amusent à soulever pour impressionner les journalistes.

Au cinéma, dit-on, tout n’est que simulacre. Mais au Cerro Paranal, en dépit de cette apparence d’irréalité, l’activité des astronomes n’a rien d’irréel. Depuis ce coin perdu du monde, chaque jour et chaque nuit, 350 personnes s’emploient à révéler les vérités les plus profondes de l’univers.  

Toni Pou