Les Observatoires Gemini Nord et Sud

Deux observatoires géants pour observer dans chaque hémisphère terrestre

Comme le nom l'indique, Gemini (qui veut dire gémeau en latin), est le nom de deux observatoires astronomiques. Le premier, Gemini Nord, est situé dans l'hémisphère Nord au sommet du Mauna Kea, à Hawaï ; le second, Gemini Sud, est situé dans l'hémisphère Sud, à Cerro Pachón, au Chili. Une telle disposition des observatoires permet de couvrir le ciel au complet à partir des deux hémisphères.

Le projet de construire les observatoires naît dans le milieu des années 1980. L'entreprise démarre pour de bon en 1990 avec la signature d'un accord liant les États-Unis, le Royaume-Uni et le Canada. D'autres pays se joignent au groupe et les observatoires sont finalement financés par les États-Unis (à 48 %), le Royaume-Uni (à 24 %), le Canada (à 14 %), le Chili (à 5 %), l'Australie (à 5 %), l'Argentine (à 2 %) et le Brésil (à 2 %). Le temps d'observation est réparti selon ces proportions.

Photo couleur d'un bâtiment avec un dôme fermé, de couleur argenté et blanc, installé sur une colline devant un ciel bleu

Gemini Nord voit sa première lumière en 1999 tandis que Gemini Sud le rejoint un an plus tard, en 2000. Les télescopes des deux observatoires sont identiques. Chacun possède un miroir de 8,1 mètres de diamètre faisant à peine 20 centimètres d'épaisseur et pesant 22 tonnes. La structure mobile pèse quant à elle 342 tonnes. Les instruments d'observation (caméras, spectromètres, etc.) ne sont cependant pas tous identiques sur chaque télescope.

Photo d'un observatoire de couleur argentée, situé sur une colline avec des montagnes enneigées en arrière-plan
Photo prise de l'intérieur d'un l'observatoire ayant le bas des murs relevés, un dôme blanc ouvert et un télescope pointant vers un ciel mauve au crépuscule

Une des principales contributions du Canada est de fournir un système d'optique adaptative ; c'est-à-dire un système corrigeant les déformations d'image dues aux turbulences de l'atmosphère terrestre qui ont pour effet de provoquer le scintillement des étoiles. La construction du dôme, du support, des installations souterraines et du système servant à commander la partie tournante de chaque télescope est également la responsabilité du Canada.

Une particularité des télescopes Gemini est leur système d'optique active. Il s'agit d'un système qui compense les effets de déformation du miroir principal qui a tendance à gondoler sous son propre poids lorsque le télescope est orienté vers le ciel. Le système se compose de 120 vérins hydrauliques situés sous le miroir qui bougent constamment de façon à lui redonner sa forme parfaite. Les ajustements sont typiquement de l'ordre du millième de l'épaisseur d'un cheveu humain.

Photo de l'intérieur d'un observatoire avec un dôme fermé. Les murs sont blancs et la base du télescope est bleue.

Les observatoires sont spécifiquement conçus pour observer la lumière visible mais aussi la lumière infrarouge. De grandes régions de l'espace sont en effet masquées par des nuages de gaz et de poussière comme les endroits où se forment les étoiles et les planètes ou encore les noyaux de galaxies qui cachent des quasars et des trous noirs. La lumière infrarouge a la particularité de pouvoir pénétrer de tels nuages et de révéler des détails qui seraient autrement invisibles, d'où son intérêt.

La surface réfléchissante des miroirs est donc faite d'une mince pellicule d'argent, qui réfléchit mieux les rayons infrarouges que l'aluminium, et les dômes des observatoires sont de couleur gris métallique (au lieu du traditionnel blanc) de façon à garder la température des télescopes constante. Des trappes permettent également d'ouvrir les dômes sur leur pourtour.

Photo d'un renard gris couché dans le sable devant un observatoire de couleur argentée, installé sur une colline devant un ciel bleu

Tous ces perfectionnements font des télescopes Gemini des instruments coûteux à opérer. On estime présentement à 50 000 $ le coût d'une seule nuit d'observation au télescope. Les astronomes n'ont cependant pas à débourser eux-mêmes cette somme ; l'utilisation d'un télescope Gemini est défrayée par les agences nationales qui en assurent le financement.

L'Institut Herzberg d'Astrophysique du Conseil National de Recherches du Canada est présentement responsable de la participation canadienne dans les télescopes.

Jean-René Roy parle des télescopes Gemini.

Télécharger la vidéo : MP4 (6,13 Mo), WebM, (5,90 Mo), Ogg (5,28 Mo) (1 minute 09 secondes)

En savoir plus sur Jean-René Roy

ASTROLab du Parc National Mont-Mégantic

Les deux télescopes ont été construits pour optimiser certaines qualités de l'instrumentation, en particulier pour fournir les meilleures images possibles que permet l'atmosphère malgré sa turbulence, malgré les problèmes de transparence variable. Les télescopes ont aussi été construits pour performer très bien dans une région spectrale qui est à des longueurs d'ondes plus grandes que celles que nos yeux perçoivent et qu'on appelle l'infrarouge : l'infrarouge proche et l'infrarouge moyen. À l'infrarouge moyen, où les longueurs d'ondes sont à peu près 10 à 20 fois plus grandes que celles que notre oeil perçoit, ce sont des longueurs d'ondes qui correspondent un peu à la chaleur que l'on perçoit d'une source chaude normale quand on est chez soi. Cette optimisation vers l'infrarouge a été déterminée par une motivation scientifique pour explorer à la fois des sources enfouies dans la poussière, mieux comprendre la formation des étoiles, la formation des planètes, et aussi explorer l'Univers à de très grandes distances.

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