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Observations sol/espace

mercredi 25 juin 2014, par Jacques Crovisier

L’astronome observateur utilise soit des instruments au sol (télescopes, radiotélescopes), soit des engins spatiaux (observatoires en orbite, sondes spatiales). Derrière ces méthodes et ces techniques parfois fort différentes se cache une profonde complémentarité.

Grands et petits instruments au sol

L’astronome souhaite disposer de tĂ©lescopes les plus grands possibles pour avoir une bonne sensibilitĂ© et une bonne rĂ©solution angulaire. Il s’en suit une course aux grands instruments, ou la mise en rĂ©seau de plusieurs instruments de taille moyenne. Les difficultĂ©s techniques et le coĂ»t de tels projets imposent des collaborations internationales. En voici des exemples :

  • Le VLT (Very Large Telescope) qui regroupe quatre tĂ©lescopes optiques de 8 mètres de diamètre a Ă©tĂ© mis en service au Chili par l’Observatoire austral europĂ©en.
  • ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), rĂ©seau d’une soixantaine de radiotĂ©lescopes de 12 mètres de diamètre, est en cours d’achèvement au Chili par un consortium international et a dĂ©jĂ  donnĂ© ses premiers rĂ©sultats.
  • Le projet E-ELT (European Extremely Large Telescope), actuellement en cours d’étude, sera un tĂ©lescope avec un miroir de la classe des 40 mètres de diamètre.
  • Le projet EST (European Solar Telescope), un tĂ©lescope de 4 mètres de diamètre dĂ©diĂ© aux observations solaire, Ă©galement en cours d’étude pour une installation aux Canaries.

Les instruments géants ne suppriment pas l’intérêt et la nécessité des instruments plus modestes. La compétition pour le temps d’observation sur ces grands instruments est telle que les travaux préparatoires ou de mise au point, les suivis systématiques et de nombreux autres programmes d’observations doivent se faire sur des télescopes plus petits, mais plus disponibles.

Observations et explorations spatiales

Les observations spatiales nous permettent de nous affranchir de l’atmosphère terrestre, vĂ©ritable Ă©cran qui ne laisse passer que le rayonnement visible et une partie des ondes radio. Les observatoires spatiaux nous donnent accès aux autres domaines de longueur d’onde : la radio millimĂ©trique, l’infrarouge, l’ultraviolet, les rayons X et gamma. Par exemple, l’eau est omniprĂ©sente dans l’Univers, mais son observation Ă  partir du sol terrestre est très difficile en raison de l’humiditĂ© prĂ©sente dans l’atmosphère. Cette molĂ©cule prĂ©sente des raies spectrales dans les domaines infrarouge et submillimĂ©triques. Plusieurs satellites se sont relayĂ©s pour les observer : ISO (Infrared Space Observatory ) 1995–1998), le satellite Odin (lancĂ© en 2001), l’observatoire spatial Herschel (2009–2013).

Un autre atout des observations spatiales est la très grande stabilitĂ© des instruments et leur insensibilitĂ© aux contraintes terrestres telles que visibilitĂ© et mĂ©tĂ©orologie. Ce qui en fait des outils idĂ©aux pour des suivis temporels. Par exemple : le satellite CoRoT qui a permis l’analyse fine de la variabilitĂ© des Ă©toiles — les observatoires solaires spatiaux SOHO et STEREO et leurs coronographes.

Toute autre est l’exploration du Système solaire par des sondes spatiales. Ici, c’est la proximitĂ© de l’objet Ă  Ă©tudier qui est recherchĂ©e : imagerie, analyses in situ, expĂ©rimentations directes et retours d’échantillons. Des exemples sont :

  • les sondes Voyager Ă  travers tout le Système solaire,
  • la sonde Rosetta lancĂ©e en 2004, qui a rejoint la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko en 2014.

Observations au sol et observations spatiales sont deux approches parfaitement complémentaires. Complémentarité en longueur d’onde, comme nous l’avons vu, mais pas seulement.

Un exemple nous est fourni par l’exploration spatiale des comètes et des astéroïdes. Seuls quelques objets ont pu être explorés à ce jour, en raison de la complexité et du coût de telles missions. Mais l’étude de la diversité de ces objets nécessite une approche statistique, qui ne peut s’effectuer que par des observations systématiques d’un grand nombre d’objets par de grands programmes au sol.

De grandes campagnes d’observation au sol sont souvent organisĂ©es en soutien aux observations ou explorations spatiales : un exemple historique est celui de la campagne internationale d’observation de la comète de Halley, en complĂ©ment aux missions Giotto et VEGA qui ont survolĂ© la comète en mars 1986.