L'énorme télescope magellanique géant (GMT) de 25 mètres ouvrira non seulement une nouvelle ère de l'astronomie terrestre, mais recevra également les premières images les plus modernes de l'Univers, sur lesquelles les étoiles auront l'air exactement comme elles sont, sans rayons de diffractionLorsque nous regardons les plus grandes images de l'Univers, notre mémoire et notre imagination s'activent. Nous pouvons regarder les planètes du système solaire avec des détails incroyables, des galaxies situées à des millions voire des milliards d'années-lumière de nous, des nébuleuses où de nouvelles étoiles sont nées et des restes stellaires qui ont un aspect étrange et fataliste de notre passé cosmique et de l'avenir de notre système solaire. Mais les objets les plus courants sur ces photographies sont des étoiles qui sont disponibles partout et dans toutes les directions, où que nous regardions, à la fois dans notre voie lactée et au-delà. Et sur toutes les images, des télescopes au sol à Hubble, les étoiles sont presque toujours des rayons visibles: il s'agit d'un artefact de l'image inhérent à la conception des télescopes. Nous nous préparons pour la prochaine génération de télescopes, et parmi eux se distingue le
Télescope Géant Magellan (GMT) de 25 mètres: il n'aura pas les seuls
rayons de diffraction .
Le groupe compact 31 de Hickson , photographié par Hubble, est une belle «constellation» de galaxies, mais plusieurs étoiles de notre propre galaxie, mises en évidence par des rayons de diffraction, se détachent. Ces rayons ne seront pas seulement lors de l'utilisation de GMT.Le télescope peut être fait de plusieurs façons; en principe, il suffit de collecter et de focaliser la lumière de l'Univers sur un seul plan. Les premiers télescopes ont été construits selon le type de
réfracteurs , lorsque la lumière entrante passe à travers un grand objectif et se concentre sur un point à partir duquel elle peut être redirigée vers l'œil, vers une plaque photographique ou (plus moderne) vers une matrice numérique. Mais les capacités des réfracteurs sont fondamentalement limitées par la taille physique de la lentille de la qualité souhaitée. Ces télescopes ne dépassent pas un mètre de diamètre. La qualité de l'image étant déterminée par le diamètre de l'ouverture, tant en résolution qu'en rapport d'ouverture, les réfracteurs sont devenus démodés il y a plus de 100 ans.
Les télescopes réfléchissants ont depuis longtemps remplacé les réfracteurs, et la taille du miroir disponible pour la création est considérablement plus grande que celle disponible pour un objectif de qualité similaireMais un autre schéma - un
télescope-réflecteur - peut être beaucoup plus puissant. Un miroir avec une surface bien réfléchissante d'une forme appropriée peut concentrer la lumière entrante à un moment donné, et la taille du miroir, qui peut être coulée et polie, est beaucoup plus grande que la taille de la lentille maximale. Les plus grands réflecteurs de télescopes à miroir unique peuvent atteindre jusqu'à 8 mètres de diamètre, et la segmentation des miroirs peut atteindre des tailles encore plus grandes. Actuellement, le plus grand du monde est le
télescope des Canaries avec un diamètre de 10,4 m, mais dans la prochaine décennie, deux (et peut-être trois) télescopes vont battre ce record: le 25 mètres GMT et le
télescope européen extrêmement grand de 39 mètres, ELT.
La taille comparative des miroirs de divers télescopes existants et projetés. Lorsque le GMT sera lancé, il deviendra le plus grand au monde, le premier télescope optique d'un diamètre de 25 m de l'histoire, mais il sera ensuite éclipsé par ELT. Mais tous ces télescopes ont des miroirs et ce sont tous des réflecteurs.Ces deux télescopes sont des réflecteurs multi-segments et devraient nous donner des images sans précédent de l'univers. ELT sera plus grand en diamètre et en nombre de segments, ainsi qu'en coût, et devra être achevé plusieurs années après la turbine à gaz. Le CGM sera plus petit en diamètre et en nombre de segments (bien que les segments eux-mêmes seront plus grands), moins cher et sera terminé plus rapidement. Les étapes de sa construction sont les suivantes:
- creuser une fosse a commencé en février 2018,
- Concrete Bay - 2019,
- construction d'un bâtiment qui protège complètement des intempéries - 2021,
- livraison du télescope - 2022,
- installation des miroirs principaux - début 2023,
- la première lumière - la fin de 2023,
- les premières recherches scientifiques - 2024,
- l'achèvement prévu de la construction - 2025.
Bientôt! Mais même avec un calendrier aussi ambitieux, le HMT aura un énorme avantage optique, et pas seulement sur l'ELT, mais en général sur tous les réflecteurs: les étoiles qu'il a projetées n'auront pas de rayons de diffraction.
On pense qu'une étoile qui accélère la nébuleuse à bulles sur les côtés peut être 40 fois plus massive que le soleil. Faites attention à la façon dont les rayons de diffraction interfèrent avec l'observation des structures moins lumineuses à proximité.Les rayons que vous avez l'habitude de voir sur les images des observatoires tels que le télescope Hubble n'apparaissent pas à cause du miroir principal, mais à cause du besoin de réflexions successives qui focalisent la lumière sur sa cible finale. Pour ce faire, vous devez en quelque sorte placer et fixer le miroir secondaire, en recentrant le flux de lumière. Il n'y a aucun moyen d'éviter la présence de structures de support tenant le miroir secondaire, et elles sont sur le chemin de la lumière. Le nombre et l'emplacement des supports déterminent le nombre de rayons - quatre pour Hubble, six pour James Webb - et peuvent être vus sur toutes les photographies.
Comparaison des rayons de diffraction pour différentes positions de racks dans le réflecteur. Le cercle intérieur est le miroir secondaire, l'extérieur est le miroir primaire; en bas montre la configuration finale des rayons.Tous les réflecteurs au sol ont de tels rayons de diffraction; ELT les aura. Les écarts entre les 798e miroirs hexagonaux, malgré le fait que leur surface ne représentera pas plus de 1% de la surface totale du miroir, augmenteront la puissance des rayons. Chaque fois que nous photographions un objet sombre qui est sans succès situé près de quelque chose de brillant - une étoile, par exemple - ces rayons de diffraction sortiront de nous. Même avec l'utilisation de la prise de vue décalée, dans laquelle deux photographies presque identiques sont prises avec un léger décalage, et l'une est soustraite de l'autre, il ne sera pas possible de se débarrasser complètement de ces rayons.
L'ELT, avec un miroir principal de 39 mètres de diamètre, sera le plus grand œil du monde fixé sur le ciel quand il commencera à fonctionner au début de la prochaine décennie. Ceci est un schéma préliminaire détaillé avec l'anatomie de l'ensemble de l'observatoire [cliquable]Mais le HMT, qui a sept énormes miroirs de huit mètres avec un central et six miroirs symétriquement situés autour de lui, est brillamment conçu pour éliminer ces rayons de diffraction. Six miroirs externes sont positionnés de sorte que des fentes étroites s'étendent du bord de la région de collecte de lumière au miroir central. Le miroir secondaire est soutenu par de minces «pattes d'araignée» des racks, mais chacun d'eux est situé exactement au-dessus de ces fentes. Étant donné que les poteaux ne bloquent pas la lumière utilisée par les rétroviseurs extérieurs, il n'y aura pas de rayons dans l'image.
La turbine à gaz de 25 mètres de haut est en construction et deviendra le plus grand observatoire terrestre de la Terre. Les montants retenant le miroir secondaire sont conçus pour s'adapter exactement entre les miroirs.Mais au lieu de cela, dans ce modèle unique - dans lequel il y aura des espaces entre les miroirs et les supports intersecteront le miroir central - un nouvel ensemble d'artefacts sera observé: un ensemble de cercles apparaissant autour d'objets circulaires (
disques aérés ) qui entoureront chaque étoile. Ces cercles ressembleront à des taches vides dans l'image et apparaîtront partout en raison de la disposition du télescope. Cependant, ils seront de très faible intensité et apparaîtront peu de temps; ces cercles se remplissent de l'image lorsque le ciel et le télescope tournent pendant la nuit, accumulant de la lumière pendant une longue exposition. Après 15 minutes, le temps minimum, en fait, pour obtenir une photo décente, ces cercles disparaîtront complètement.
Le noyau de l'amas globulaire Omega Centauri est l'une des zones les plus densément peuplées contenant de vieilles étoiles. HMT sera capable de distinguer plus d'étoiles que jamais et sans aucun rayon de diffraction.En conséquence, nous obtenons le premier télescope de classe mondiale capable de voir les étoiles telles qu'elles sont - sans rayons de diffraction! Dans son schéma, il y aura de petits compromis, dont le plus important consistera en une petite perte d'ouverture. Le diamètre physique de la turbine à gaz sera de 25,4 m, cependant, la région de collecte de lumière aura un diamètre de «seulement» 22,5 m. Cependant, une petite perte de résolution et d'ouverture compensera largement les capacités de ce télescope qui le distinguent de toutes les autres.
Certaines des galaxies les plus éloignées de l'Univers observable, vues à travers le projet Hubble Ultra Deep Field. GMT pourra photographier toutes ces galaxies avec une résolution dix fois meilleure que celle de Hubble.Sa résolution sera de 6 à 10 millisecondes angulaires, selon les longueurs d'onde - il est 10 fois meilleur que le Hubble et 100 fois plus sensible que lui. Il pourra examiner des galaxies lointaines à des distances de dix milliards d'années-lumière, et nous pourrons établir leurs courbes de rotation, rechercher des signes de fusion, mesurer la matière qui en découle, étudier les zones de formation d'étoiles et les signes d'ionisation. Nous pourrons voir directement des exoplanètes de type Terre, dont
Proxima Centaurus b , situées à une distance de 30 années-lumière de nous. Des planètes telles que Jupiter seront visibles à des distances allant jusqu'à 300 années-lumière. Nous mesurerons également les paramètres de l'environnement intergalactique et le pourcentage d'éléments chimiques partout où nous regardons. Nous pouvons également détecter les premiers trous noirs supermassifs.
Plus un quasar ou un trou noir supermassif est éloigné de nous, plus le télescope (et l'appareil photo) est nécessaire pour le détecter. L'avantage du HMT sera la possibilité d'effectuer une spectroscopie de tels objets ultra-distants après leur détection.Nous pouvons également effectuer des mesures spectroscopiques directes d'étoiles individuelles dans des amas et des environnements densément peuplés, étudier les détails structurels des galaxies voisines et observer en détail les systèmes de deux, trois et plusieurs étoiles. Cela inclut même des étoiles au centre de la galaxie, situées à 25 000 années-lumière de nous. Et tout cela, naturellement, sans rayons de diffraction.
L'image montre une amélioration de la résolution de l'image du centre de la galaxie avec une taille angulaire de 5 secondes d'arc - des télescopes Keck avec optique adaptative aux futurs télescopes tels que HMT. Et seulement sur HMT, les étoiles n'auront pas de rayons de diffraction.Par rapport à ce que nous pouvons voir aujourd'hui dans les meilleurs observatoires du monde, la prochaine génération de télescopes au sol nous ouvrira une galaxie de nouvelles frontières, brisant ainsi le mystère d'un univers sans précédent. En plus des planètes, des étoiles, du gaz, du plasma, des trous noirs, des galaxies et des nébuleuses, nous examinerons des objets et des phénomènes jamais vus auparavant. Et tant que nous ne les regarderons pas, nous ne saurons pas exactement quels miracles l'Univers nous a préparés. Grâce au projet GMT rusé et innovant, les objets que nous avons manqués à cause des rayons de diffraction des étoiles brillantes proches nous ouvriront soudainement. Nous devons observer un tout nouvel univers, et ce télescope unique nous révélera ce que personne ne peut voir jusqu'à présent.