Le déploiement du télescope Hubble, en 1990.
Le déploiement du télescope Hubble, en 1990.
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Le télescope Hubble a 25 ans, entretien avec l'un de ses créateurs

Roger-Maurice Bonnet a passé une grande partie de sa carrière d’astrophysicien en tant que directeur des programmes scientifiques de l’agence spatiale européenne (ESA). À ce titre, il a participé au lancement de Hubble et à ses missions de maintenance. Il revient pour RFI sur les moments les plus marquants de l’histoire du plus emblématique des satellites.
Par Simon Rozé -

RFI : On vous considère comme l’un des pères de Hubble, est que l’on peut vous présenter de cette façon ?

Roger-Maurice Bonnet : C’est un satellite qui a beaucoup de papas et beaucoup de mamans ! J’étais responsable de 1983 à 2001 de ce projet à l’Agence spatiale européenne (ESA) quand il a été lancé. J’ai aussi participé aux différentes missions d’entretien et de réparation du télescope, entre 1993, qui était la première, jusqu’en 2001, quand je suis parti de l’ESA.

Pourquoi est-ce que la communauté scientifique a ressenti le besoin de se doter d’un télescope spatial ? Qu’est-ce qu’il apportait de plus par rapport à ses homologues terrestres ?

C’est une vieille idée, et si vous voulez chercher un père de Hubble, c’est vers un Allemand que vous devez vous tourner. C’est Herman Oberth, qui dans les années 20 s’est dit que cela serait formidable d’avoir un télescope dans l’espace. Comme ça, on sortirait de l’atmosphère de la Terre pour avoir un ciel pur, dégagé, sans turbulences, et qui permettrait de recevoir toute la lumière des étoiles et de l’univers sans qu’elle ne soit absorbée par l’atmosphère. Cette idée était presque utopique à cette époque, et ça a été repris par le deuxième père de Hubble, Lyman Spitzer, dans les années 40. Il a proposé de la regarder à nouveau. Evidemment, avec les premiers satellites, l’idée est devenue de plus en plus sérieuse, et ce sont Lyman Spitzer avec un certain nombre de ses collègues qui ont vraiment lancé auprès de la Nasa l’idée de ce télescope. Au départ, il était plus grand que ce qu’il est devenu, son miroir devait faire 3 mètres 50, mais les contingences financières ont fait qu’il a fallu le restreindre. Il a donc un miroir de 2 mètres 40.

Scientifiquement, qu’est-ce qu’on voulait regarder avec Hubble ?

Tout ! On voulait tout découvrir, tout ce qu’on ne voyait pas au sol. Et ce qu’on ne voit pas au sol, c’est beaucoup de choses, parce que les télescopes qui sont installés sur les montagnes du Chili, à Hawaï ou dans les grands sites internationaux, sont handicapés par le fait qu’ils sont contraints de regarder la lumière de « l’arc-en-ciel ». C’est la lumière que nous envoient les étoiles et les galaxies, qui va du violet jusqu’au rouge, avec un peu d’infrarouge, et un peu d’ultraviolet. Au-delà, c’est-à-dire une grande partie de la lumière émise par le cosmos, c’est l’ultraviolet très lointain, les rayons X, les rayons gamma : les très courtes longueurs d’onde, les lumières les plus dures. De l’autre côté, du côté de l’infrarouge, ça va jusqu’aux ondes radio. Donc, une toute petite partie du ciel nous était accessible. Avec un télescope spatial de 2 mètres 40, on a donc la possibilité de regarder les étoiles en formation, de regarder des objets qu’on avait jamais observé auparavant. C’est ce que Hubble a fait ! Il a vraiment livré des secrets qu’on n’imaginait même pas au départ, ça a été une avalanche de découvertes.

Parmi toutes ces découvertes, laquelle vous a le plus marqué ?

Pour moi, ça a été l’immensité des explosions d’étoiles. Les étoiles en fin de vie n’ont plus les moyens d’émettre du rayonnement, et elles explosent. Ces explosions sont absolument fabuleuses et magnifiques, et c’est pour moi une des plus belles contributions de Hubble. C’est fabuleux, ce sont des espèces de « méduses cosmiques » que l’on voit dans l’espace quand on regarde ces étoiles. Mais ça, c’est plus pour le côté esthétique de l’image.

L’autre grande découverte, c’est une découverte qu’on doit à l’ancien directeur de l’Institut du télescope spatial, qui est à l’université Johns Hopkins de Baltimore. En tant que directeur de cet institut, il avait du temps d’utilisation de Hubble qui lui a été attribué. Il a utilisé une grande partie de ce temps pour faire des temps de pose. Quand on dit un temps de pose en photographie, c’est quelques centièmes, quelques millièmes de secondes. Là, ça se compte par semaines, et même par mois ! Il a donc choisi une région du ciel qui était à peu près d’une taille équivalente à ce que l’on voit de la Lune, où il n’y avait rien, que du noir. Et il s’est dit : « Je vais regarder si c’est vraiment tout noir. » Il a donc pointé Hubble vers cette région, et grâce à sa stabilité très grande, le télescope a permis pendant des jours et des jours de faire un très long temps de pose. Il a observé que dans cette région, noire comme du charbon cosmique, il y avait en fait une énorme quantité de galaxies. Les plus lointaines que l’on puisse observer ! Elles sont si loin, qu’elles sont invisibles pour notre œil et pour les télescopes au sol, mais elles ne le sont pas pour les yeux très perçants et très stables de Hubble. On a donc fait une découverte majeure sur l’évolution des galaxies, puisque plus un objet est loin, plus il est ancien. On a pu remonter très loin dans le temps, aussi proche que possible du Big Bang, c’est-à-dire quelques centaines de millions d’années après le Big Bang, qui a eu lieu il y a plus de 13 milliards d’années. Cette découverte, ça a été une très belle contribution de Hubble.

Mais il y en a eu d’autres, comme la découverte des trous noirs au centre des galaxies. On sait que la nôtre, la Voie lactée, a un trou noir en son centre, qui fait plusieurs millions de fois la masse du Soleil. Mais il y a des galaxies qui ont des trous noirs qui font des milliards de fois la masse du Soleil ! Grâce à Hubble, on a pu faire une statistique et montrer que plus galaxie a une sorte de globe brillant en son centre, plus son trou noir est important. On a un peu mieux compris comment fonctionnait ces galaxies comme la nôtre, qui ont un centre brillant et des bras spiraux qui tournent autour, qui sont spectaculaires et dans lesquels se forment les étoiles. Donc, toute la compréhension de la genèse de la matière lumineuse, on la doit en grande partie à Hubble.

Vous en avez touché un mot : pour réaliser toutes ces observations, Hubble devait être très stable pour avoir des temps de pose aussi longs. Mais cette belle machinerie a tout de même connu son lot de problèmes...

Déjà, Hubble a eu beaucoup de problèmes dans son développement, c’est le moins que l’on puisse dire ! D’abord, il s’appelait le Large Space Telescope, le grand télescope spatial, parce qu’il devait avoir un miroir beaucoup plus grand que celui qu’il a aujourd’hui. Pour des soucis d’économie, on a en effet utilisé un miroir qui faisait grosso modo le même diamètre que ceux des satellites espions militaires de l’armée de l’air américaine.

Ensuite, il a du attendre un certain moment avant d’être mis en orbite, puisqu’il devait être lancé en 1986, quand la navette Challenger a explosé. Ca l’a donc retardé de quatre ans, puisqu’il a été lancé le 24 avril 1990. Il a donc eu beaucoup de retard, mais heureusement, parce qu’il y avait un certain nombre d’instruments qui n’étaient pas tout à fait prêts. Ensuite, on a assisté à une chose qui était assez désolante, c’est que lorsque l’on a pointé Hubble vers la galaxie M51, la très belle galaxie du Tourbillon, l’image que l’on a obtenu n’était pas meilleure que celle des télescopes moyens sur Terre. Il y avait donc un problème. Il a été découvert assez vite : les ingénieurs et techniciens qui avaient testé le télescope lui avaient donné une focale trop courte, il était myope. On ne pouvait pas le laisser comme ça !

Mais par une heureuse fortune, quand on a conçu Hubble, c’était au moment où les Américains développaient leur navette spatiale et tout ce qu’on pouvait y emporter. L’idée de départ, c’était donc d’utiliser la navette pour tout faire. Et une des choses qu’elle pouvait faire, c’était envoyer des astronautes dans l’espace, et s’ils étaient suffisamment bien entraînés, de leur faire faire des opérations de maintenance sur des satellites, pas seulement astronomiques. Mais en fait, il n’y a eu que deux missions qui ont vraiment bénéficié de la présence des astronautes dans la navette, l’une d’entre étant Hubble. En 1993, un groupe d’astronautes, dont le suisse Claude Nicollier qui savait très bien manipuler les mécanismes complexes qui lui permettaient de travailler dans l’espace, ont mis des lunettes à Hubble ! Toujours aujourd’hui, c’est grâce à ce dispositif que Hubble peut voir ce qu’il voit.

L’autre problème, c’est qu’on s’est aperçu au début qu’il n’était pas stable. Cela n’avait rien à voir avec aujourd’hui ! La raison était que ses panneaux solaires subissaient des variations thermiques selon l’orientation qu’ils avaient par rapport aux Soleil, et cela produisait ces oscillations. Il a donc fallu changer les panneaux solaires, grâce à deux opérations successives. Aujourd’hui, Hubble a des panneaux très solides et il ne vibre plus, il est parfait ! Ce qui est paradoxal avec Hubble, c’est que depuis son lancement il y a 25 ans, il est toujours le télescope le plus moderne qui existe, parce qu’il a été visité par les astronautes quatre fois de suite. Ils ont changé ses instruments, en ont rajoutés d’autres pour observer de nouvelles choses : ça a été une réussite totale. Si vous me demandez à quoi servent les hommes dans l’espace, je dirais qu’avoir des astronautes comme cela, ça a été une immense fortune pour les astronomes. C’est d’ailleurs dommage, car les successeurs de Hubble ne bénéficieront pas de cette capacité extraordinaire.

Justement, le successeur de Hubble, c’est le James Webb Space Telescope. Qu’est-ce qu’il va apporter de plus ?

Vue d’artiste du James Webb Space Telescope
Vue d’artiste du James Webb Space Telescope, dont l’entrée en service est prévue pour 2018. Son miroir fait 6,5 mètres et peut capter 70 % de lumière en plus que Hubble. | Northrop Grumman

Et bien, il est cent fois plus puissant ! Le grand temps de pose qu’on évoquait, pour voir les galaxies les plus lointaines va être encore plus grand, il va donc pouvoir voir de plus en plus loin et donc voir de plus en plus près du Big Bang. Il y a tout de même des limites, puisqu’en théorie, en astrophysique, il y a une période où il n’y a pas d’objet lumineux dans l’univers, ils ne sont pas encore allumés. On ne voit pas encore leur lumière. On va donc aller au plus près possible de cette limite, 300 ou 400 millions d’années après le Big Bang.

Le James Webb va refaire tout ce qu’a fait Hubble, mais avec une puissance de feu cent fois plus grande. Hubble a permis de faire des découvertes énormes car il est en dehors de l’atmosphère, mais le James Webb aura un atout supplémentaire car son orbite est très intéressante. Elle est située dans l’ombre de la Lune derrière la Terre : c’est ce qu’on appelle le deuxième point de Lagrange, le L2. De là, il aura un ciel parfaitement noir, plus noir que celui de Hubble. Hubble était en effet perturbé dans sa capacité de voir les objets les plus faibles par la diffusion de ce qu’on appelle la lumière zodiacale. C’est la lumière qui est diffusée par les poussières qui entourent la Terre : l’orbite de Hubble n’est pas très haute, elle est à 600 kilomètres d’altitude. Il y a encore des effets perturbants de diffusion lumineuse, même si cela n’a rien à voir avec ce qu’on observe du sol ! A 600 kilomètres, le ciel est quand même très, très noir ! Mais ce que l’on veut avec le James Webb, c’est aller dans la plus grande des noirceurs de l’univers.

Ce que va nous apporter le James Webb, mais aussi le futur E-ELT (European Extremely Large Telescope – le télescope européen extrêmement large, en construction au Chili), c’est également des réponses dans la quêtes des exoplanètes, en dehors du système solaire. La prochaine étape, c’est d’observer leur atmosphère, et en déterminer la composition pour voir si une possible vie l’a modifiée. Une telle performance est envisageable avec le James Webb ?

C’est tout à fait envisageable. Hubble a montré qu’on pouvait observer des étoiles avec des planètes autour, mais ce n’est pas le plus grand découvreur d’exoplanètes. Il en a trouvé quelques unes mais ce n’est pas ce qu’il a fait de plus impressionnant, il n’était pas fait pour ça.

Le James Webb, en revanche, il est aussi fait pour ça. Il aura un petit instrument qui lui permettra de simuler une éclipse de l’étoile qu’il observe, avec un petit masque. On pourra voir à ce moment là tout ce qu’il y a autour de l’étoile, parce que le ciel sera noir, qu’il n’y aura pas de poussière autour. Les instruments sont conçus pour que la lumière de l’étoile regardée ne se diffuse pas et n’éblouisse pas les détecteurs qui vont chercher les planètes. On a beaucoup de chance avec le James Webb d’observer plus de détails sur ces petites planètes qui tournent autour des étoiles et donc de découvrir celles qui sont les plus difficiles à observer, qui sont les planètes comme la Terre. La Terre est très près du Soleil, par rapport à Jupiter qui en est cinq fois plus loin, ou même Saturne, qui en est dix fois plus loin. On a des difficultés à observer des planètes similaires à la Terre autour des étoiles à cause de la lumière diffusée par l’étoile elle-même, qui est des millions de fois plus brillante que la planète que l’on veut observer.

Hubble a une place particulière, c’est peut-être le seul satellite que presque tout le monde connaît. Est-ce qu’il a été utile dans la communauté scientifique pour donner le goût de l’espace au grand public ?

C’est sûr que Hubble fait de belles images. Mais elles restent des images scientifiques ! Il faut donc les mettre au niveau du public. Si on lui montre image brute qui sort du détecteur de Hubble, il ne va pas être très impressionné. Il y a des pixels qui manquent. Il faut donc traiter les images. Mais en les traitant, on ne diminue pas la valeur scientifique. Au contraire, on essaie de l’améliorer. Ce qui est extraordinaire avec Hubble, c’est qu’il est géré par un institut, l’Institut du télescope spatial, qui a tout de suite compris que Hubble n’a pas une vocation seulement scientifique, mais aussi d’éducation du public, et également des enfants dans les écoles. Pour cette raison, cet institut s’est équipé d’un laboratoire pour traiter les images de façons à ce qu’elles soient belles et qu’elles fassent rêver. Ces images, comme les « Piliers de la création », comme les supernovaes qui explosent, comme les trous noirs, elles n’apparaissent pas comme ça dans le foyer du télescope. Elles sont un peu en noir et blanc, il manque des pixels, il y a des rayures …

Les « Piliers de la création », il s’agit d’un détail de la nébuleuse de l’Aigle
Les « Piliers de la création », il s’agit d’un détail de la nébuleuse de l’Aigle. | NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Il faut traiter tout ça, sans éliminer la valeur scientifique. Ceci a donné les images fabuleuses que l’on voit, des grandes nébuleuses au sein desquelles se forment les étoiles et autour desquelles se formeront plus tard des planètes, les étoiles en fin de vie : c’est toute la chronologie, de la naissance à la mort, d’une étoile que l’on voit apparaître. Avec des couleurs qui représentent soit des compositions chimiques différentes, soit des différences de températures. Il y a donc toute une valeur symbolique, en quelques sortes, liée à des phénomènes physiques qui explique toutes ces différentes couleurs. Elles ne sont pas celles que l’on verrait à l’œil nu si l’on pouvait regarder directement, même si certaines en sont très proches. Ce processus a été un énorme succès, tout le monde parle de Hubble grâce à cette profusion de magnifiques images. Ca fait rêver. Le champ profond que j’évoquais, avec toutes ces galaxies dans une toute petite portion du ciel noire comme le charbon, ces toutes petites Voies lactées, elles sont si petites, si loin, et pourtant si précisément détaillées … C’est vertigineux. On se rend compte de l’immensité du cosmos.

Et si vous ne deviez en garder qu’une seule, celle qui vous a le plus marqué ?

Ce serait certainement une image de formation d’étoile ou de planète… Je n’aime pas l’appellation « Piliers de la création », parce que ce sont des piliers que l’on a mis verticaux mais ils auraient pu être horizontaux ! Et le mot « création » me fait frémir de temps en temps, comme si c’était quelqu’un qui l’avait fait ! Il y a quelque chose qui l’a fait, mais il n’y pas quelqu’un ! Mais cette image est tout simplement superbe.

La galaxie M104
La galaxie M104, plus connue sous le nom de galaxie du Sombrero. Son noyau brillant est entourant d’un fin anneau de poussière. Elle se trouve à 28 millions d’années lumières de nous. | NASA/ESA

 

Publié le 15/09/2015 - Modifié le 29/10/2015

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