Observatoires du monde entier

Un observatoire est toute installation conçue pour collecter et analyser la lumière ou d'autres signaux provenant d'objets astronomiques. Le plus ancien observatoire scientifique en activité continue, l'Observatoire de Paris, a été fondé en 1667 sous le roi Louis XIV de France, et l'Observatoire royal de Greenwich a suivi en 1675 sous le roi Charles II d'Angleterre. Pendant la plupart des trois siècles suivants, l'astronomie d'observation signifiait des observations en lumière visible depuis des télescopes au sol placés sur des collines, dans des domaines ou sur des terrains universitaires. Le vingtième siècle a transformé cette tradition. Les progrès dans la coulée de miroirs, l'optique active, l'optique adaptative, l'électronique radio et les vols spatiaux ont ouvert des fenêtres entièrement nouvelles sur l'univers, et des installations spécialement construites ont été placées sur des sommets montagneux isolés, dans des cavernes profondes, sous la glace antarctique et dans les orbites de Lagrange Soleil-Terre où les conditions favorisent les observations requises.

Les observatoires modernes sont classés d'abord par la bande de longueur d'onde qu'ils observent, puis par leur emplacement. Les observatoires optiques et proche infrarouge sont généralement au sol et sont placés en haute altitude dans des endroits secs, sombres et atmosphériquement stables. Les quatre principaux sites optiques en activité sont le Mauna Kea à Hawaï, le Cerro Paranal et le Cerro Tololo dans l'Atacama chilien, le sommet des îles Canaries du Roque de los Muchachos à La Palma, et les sommets désertiques du sud-ouest américain. Les radioobservatoires nécessitent des zones radio-calmes mais peuvent fonctionner à des altitudes plus basses. L'astronomie des rayons X et des rayons gamma, dont les photons ne peuvent pas pénétrer l'atmosphère, est menée presque entièrement depuis l'espace. Une nouvelle génération d'observatoires multi-messagers utilise des détecteurs sensibles aux ondes gravitationnelles ou aux neutrinos de haute énergie plutôt qu'au rayonnement électromagnétique.

Les observatoires sont exploités par des agences nationales, des consortiums multinationaux et de grands partenariats universitaires. Aux États-Unis, l'astronomie au sol est coordonnée principalement par la National Science Foundation et le système NOIRLab. Les programmes spatiaux sont dirigés par la National Aeronautics and Space Administration (NASA) et, en Europe, par l'Agence spatiale européenne (ESA). L'Observatoire européen austral (ESO), fondé en 1962, exploite les principales installations au sol de l'hémisphère sud et est soutenu conjointement par seize États membres. L'Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ), le CSIRO en Australie, l'Académie chinoise des sciences et d'autres organismes nationaux exploitent des installations complémentaires. Un nombre croissant de grands projets, dont l'Atacama Large Millimeter Array et le Square Kilometre Array, sont organisés comme des partenariats scientifiques transnationaux.

L'observatoire institutionnel moderne est une innovation du dix-septième siècle. L'Observatoire de Paris, commandé en 1667 par le roi Louis XIV à l'instigation de l'Académie royale des sciences, et l'Observatoire royal de Greenwich, fondé en 1675 pour soutenir la navigation maritime, ont établi le modèle d'un observatoire financé par l'État avec un personnel permanent, des observations publiées et des liens étroits avec les académies scientifiques. L'observatoire de Pulkovo en Russie, fondé en 1839 à l'extérieur de Saint-Pétersbourg, est devenu l'institution astronomique la plus importante du dix-neuvième siècle et a établi de nouvelles normes pour l'astrométrie de précision. L'Observatoire naval des États-Unis, fondé en 1830, a rejoint une liste croissante d'observatoires nationaux dont l'objectif initial était la fourniture de services horaires et d'almanachs nautiques plutôt que la recherche purement scientifique.

La fin du dix-neuvième et le début du vingtième siècle ont apporté une série de télescopes à réfraction et à réflexion remarquables. Le réfracteur de 40 pouces (1,02 mètre) installé à l'observatoire Yerkes à Williams Bay, dans le Wisconsin, en 1897 reste le plus grand télescope à réfraction jamais construit à usage astronomique. Le télescope Hooker de 100 pouces (2,54 mètres), achevé à l'observatoire du Mont Wilson dans le sud de la Californie en 1917, a été le plus grand télescope en activité au monde pendant trente et un ans et a été l'instrument avec lequel Edwin Hubble a démontré dans les années 1920 que la Voie lactée est l'une des nombreuses galaxies et que ces galaxies s'éloignent les unes des autres, l'observation qui sous-tend la cosmologie moderne de l'univers en expansion. En 1948, le télescope Hale de 200 pouces (5,1 mètres) à l'observatoire Palomar, également dans le sud de la Californie, a succédé au Hooker en tant que plus grand télescope efficace au monde et a conservé ce titre jusqu'à ce que le premier télescope Keck voie sa première lumière en 1990.

La seconde moitié du vingtième siècle a vu l'émergence d'observatoires internationaux spécialement construits sur des sites élevés et secs. L'Observatoire national de Kitt Peak en Arizona (1958), l'Observatoire interaméricain du Cerro Tololo au Chili (1962), les observatoires du Mauna Kea à Hawaï (1970) et l'Observatorio del Roque de los Muchachos aux îles Canaries (1985) se sont tous développés en campus multi-télescopes majeurs. Les lancements de l'observatoire Einstein en 1978, du satellite astronomique infrarouge en 1983 et surtout du télescope spatial Hubble en 1990 ont ouvert des bandes de longueur d'onde que l'atmosphère bloque et ont marqué le passage décisif de l'astronomie dans l'espace.

Placer un télescope en orbite élimine les effets de flou de l'atmosphère et ouvre des bandes de longueur d'onde qui sont autrement absorbées par l'air. L'astronomie ultraviolette, à rayons X et à rayons gamma n'est possible que depuis l'espace. L'astronomie infrarouge est également beaucoup plus productive au-dessus de l'atmosphère, car l'atmosphère et le télescope lui-même rayonnent tous deux dans l'infrarouge et noient les faibles sources célestes. La flotte spatiale comprend maintenant environ deux douzaines de grands observatoires opérationnels répartis sur le spectre électromagnétique.

Le télescope spatial Hubble, lancé le 24 avril 1990 à bord de la navette spatiale Discovery, est un observatoire ultraviolet, optique et proche infrarouge de 2,4 mètres en orbite terrestre basse à 540 kilomètres. Son miroir primaire a été notoirement taillé selon la mauvaise prescription et a produit des images floues au lancement. Un ensemble d'optiques correctives et de nouveaux instruments installés par des astronautes lors de la mission de service 1 en décembre 1993 ont restauré les performances de Hubble, et quatre missions de service ultérieures ont étendu les capacités du télescope au moins jusqu'à la fin des années 2020. Hubble a produit les images astronomiques les plus largement reproduites de l'histoire et reste un outil de travail de la communauté astronomique internationale.

L'observatoire de rayons X Chandra, lancé en juillet 1999 sur la navette spatiale Columbia, est l'observatoire phare de rayons X de la NASA. Son orbite très elliptique l'emmène à un tiers du chemin vers la Lune et permet de longues observations ininterrompues. Le télescope spatial Spitzer, lancé en 2003, a fonctionné dans l'infrarouge moyen et lointain jusqu'à l'épuisement de son liquide de refroidissement à l'hélium en 2009 ; il a continué dans une configuration plus chaude jusqu'à la fin de la mission en janvier 2020. La mission Kepler de la NASA (2009 à 2018) et son successeur le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS, lancé en 2018) ont découvert la grande majorité des exoplanètes actuellement cataloguées grâce à la méthode du transit. La mission Gaia de l'Agence spatiale européenne, lancée en 2013, produit la carte tridimensionnelle la plus précise de la Voie lactée jamais réalisée, avec des positions et des mouvements astrométriques pour près de deux milliards d'étoiles.

Le télescope spatial James Webb (JWST), lancé sur une Ariane 5 depuis la Guyane française le 25 décembre 2021, est le plus grand et le plus complexe télescope jamais envoyé dans l'espace. Son miroir primaire segmenté de 6,5 mètres et son bouclier solaire à cinq couches fonctionnent au point de Lagrange Soleil-Terre L2, à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, où le refroidissement passif maintient les instruments en dessous de cinquante kelvins. JWST est optimisé pour le proche infrarouge et l'infrarouge moyen et est conçu pour observer les premières galaxies, les pépinières stellaires et les atmosphères des exoplanètes. La mission Euclid de l'ESA, lancée en juillet 2023, est un télescope à grand champ de 1,2 mètre cartographiant l'énergie sombre et la matière noire sur un tiers du ciel.

L'astronomie multi-messagers utilise des signaux non électromagnétiques, principalement des ondes gravitationnelles et des neutrinos de haute énergie, pour étudier des sources astrophysiques qui sont obscurcies, distantes ou autrement inaccessibles aux télescopes à base de photons. La première détection directe d'une onde gravitationnelle a été effectuée le 14 septembre 2015 par le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), qui a identifié l'enroulement en spirale et la fusion d'une paire de trous noirs de masse stellaire à une distance d'environ 1,3 milliard d'années-lumière. Les trois fondateurs de LIGO ont reçu le prix Nobel de physique 2017 pour cette découverte. Une détection conjointe d'ondes gravitationnelles et de rayonnement électromagnétique de la fusion d'étoiles à neutrons GW170817 le 17 août 2017, par LIGO, Virgo et plus de soixante-dix observatoires de suivi, a inauguré l'ère de l'astronomie multi-messagers dans sa plénitude.

LIGO se compose de deux interféromètres de Michelson de 4 kilomètres avec des cavités Fabry-Pérot dans les bras, l'un à Hanford dans l'État de Washington et l'autre à Livingston en Louisiane. Un troisième instrument comparable, Virgo, avec des bras de 3 kilomètres, est exploité par l'Observatoire gravitationnel européen près de Cascina, en Italie. Le détecteur KAGRA de 3 kilomètres près de la mine de Kamioka au Japon, construit à l'intérieur d'une montagne de granit pour réduire le bruit sismique et utilisant des miroirs cryogéniques, a rejoint le réseau international lors de sa troisième série d'observations. Ensemble, LIGO, Virgo et KAGRA publient maintenant des détections dans un programme d'observation continu dans le cadre d'un accord formel de partage de données.

L'IceCube Neutrino Observatory à la station Amundsen-Scott du pôle Sud en Antarctique instrumente un kilomètre cube de la calotte glaciaire antarctique avec 5 160 capteurs optiques congelés dans quatre-vingt-six chaînes verticales à des profondeurs comprises entre 1 450 et 2 450 mètres. Les neutrinos de haute énergie qui interagissent dans la glace produisent des particules secondaires chargées dont la lumière Tcherenkov est chronométrée et triangulée pour reconstruire la direction du neutrino. En 2017, IceCube a identifié un seul neutrino de haute énergie qui, en combinaison avec des observations de suivi par des télescopes à rayons gamma, optiques et radio, a été retracé jusqu'au blazar TXS 0506+056, fournissant la première identification d'une source extragalactique de neutrinos astrophysiques. Des installations complémentaires de neutrinos sont exploitées au lac Baïkal en Russie et en mer Méditerranée (KM3NeT).

Trois installations optiques phares au sol sont soit en mise en service, soit en construction et définiront l'astronomie d'observation pour la prochaine génération. L'observatoire Vera C. Rubin, anciennement connu sous le nom de Large Synoptic Survey Telescope, se trouve sur le Cerro Pachón au Chili près des télescopes existants Gemini South et SOAR. Son miroir primaire-tertiaire de 8,4 mètres et sa caméra de 3,2 gigapixels, la plus grande caméra numérique jamais construite à quelque fin que ce soit, imagera l'ensemble du ciel austral environ tous les trois nuits pendant dix ans, produisant un catalogue temporel de milliards d'objets et un enregistrement sans précédent de phénomènes variables et transitoires. La première lumière pour la vérification du système a été obtenue fin 2025 et le relevé Legacy Survey of Space and Time de dix ans devrait commencer en 2026.

Le télescope extrêmement grand (ELT) en construction au Cerro Armazones dans le nord du Chili est un projet de l'Observatoire européen austral. Avec un miroir primaire segmenté de 39,3 mètres de diamètre, l'ELT aura environ treize fois la surface de collecte de tout télescope optique unique existant. Son système d'optique adaptative, qui utilise des étoiles-guides laser et des milliers d'actionneurs de miroir contrôlés individuellement, est conçu pour approcher la limite de diffraction aux longueurs d'onde visibles et proche infrarouge. La première lumière est prévue plus tard cette décennie. Le Giant Magellan Telescope à l'observatoire de Las Campanas au Chili et le Thirty Meter Telescope, dont l'emplacement reste en cours d'examen, sont des projets dirigés par les États-Unis d'échelle comparable.

En radioastronomie, le Square Kilometre Array (SKA) est le principal projet international de la décennie à venir. Hébergé à la fois en Afrique du Sud et en Australie et coordonné par l'organisation intergouvernementale SKA Observatory dont le siège est à Jodrell Bank au Royaume-Uni, le SKA comprendra finalement des milliers d'antennes paraboliques et d'antennes dipôles à basse fréquence travaillant ensemble. La construction des deux premiers sous-réseaux, SKA-Mid dans le Karoo sud-africain et SKA-Low en Australie-Occidentale, a commencé en 2022, le réseau MeerKAT existant en Afrique du Sud et l'Australian SKA Pathfinder (ASKAP) servant de précurseurs et finalement de composants intégrés du système plus large. Le SKA est conçu pour étudier l'univers primitif pendant l'époque de réionisation et pour effectuer des relevés de tout le ciel des champs magnétiques et du contenu en hydrogène neutre du cosmos.

La performance d'un observatoire au sol dépend de la qualité du ciel nocturne au-dessus de lui, et les astronomes travaillent depuis des décennies pour protéger les sites d'observation de la pollution lumineuse, des interférences de radiofréquences et de la contamination atmosphérique. L'Union astronomique internationale (UAI), par l'intermédiaire de sa Commission B7 sur la protection des sites d'observatoire existants et potentiels et de l'initiative Dark and Quiet Skies for Science and Society, coordonne le plaidoyer international pour la préservation des sites d'observatoire. L'UAI travaille avec les gouvernements nationaux et locaux pour encourager les ordonnances d'éclairage qui limitent l'éclairage extérieur, exigent des luminaires blindés et privilégient les lampes de couleur chaude par rapport aux LED blanches riches en bleu qui se dispersent plus fortement dans l'atmosphère. Le ministère de l'Environnement du Chili, la loi espagnole sur le ciel de 1988 à La Palma et les désignations de réserve internationale de ciel étoilé administrées par DarkSky International sont tous des exemples de mises en œuvre réussies.

Les radioobservatoires nécessitent une forme différente de protection. La zone radio-calme nationale des États-Unis, établie par la Federal Communications Commission et l'Interdepartmental Radio Advisory Committee en 1958, couvre environ 33 700 kilomètres carrés de Virginie-Occidentale et de Virginie et restreint les transmissions radio fixes et mobiles dans un noyau de dix miles autour du site de Green Bank. L'observatoire radioastronomique de Murchison en Australie-Occidentale, où le réseau SKA-Low est en cours de construction, est également protégé par une zone radio-calme australienne. L'Union internationale des télécommunications a réservé un certain nombre de bandes de radiofréquences pour l'usage de la radioastronomie, notamment la bande 1400 à 1427 MHz qui contient la raie d'hydrogène de 21 centimètres.

Depuis 2019, la prolifération rapide de constellations de satellites en orbite terrestre basse, principalement le système Starlink de SpaceX mais incluant également OneWeb, le projet Kuiper d'Amazon et des constellations chinoises, a introduit une nouvelle forme de contamination du ciel. Les traînées de satellites brillants dans les images prises par les télescopes optiques à grand champ tels que l'observatoire Vera Rubin, et les émissions radio des liaisons descendantes satellitaires qui interfèrent avec les bandes astronomiques protégées, ont suscité des expressions formelles de préoccupation de la part de l'UAI, de l'American Astronomical Society et du Comité des Nations Unies pour l'utilisation pacifique de l'espace extra-atmosphérique. SpaceX et plusieurs autres opérateurs ont mis en œuvre des traitements d'assombrissement et des conceptions de pare-soleil pour réduire la luminosité optique de leurs satellites. L'impact à long terme des méga-constellations sur l'observation au sol est un domaine actif de recherche et de négociation réglementaire.

Les citations détaillées, les références de données et les sources institutionnelles pour tout le contenu de CountryReports sont répertoriées sur la page Sources. Les agences spatiales, conseils nationaux de recherche, consortiums d'observatoires et unions scientifiques internationales suivants sont les principales autorités sur lesquelles nous nous appuyons pour le contenu relatif aux observatoires et aux télescopes.

Agences spatiales et observatoires spatiaux

• NASA — Télescope spatial Hubble — Pages de mission, historiques des missions de service et statut opérationnel de HST, exploité conjointement par la NASA et l'ESA.
• NASA — Télescope spatial James Webb — Aperçu de la mission, documentation des instruments, rapports de mise en service et résultats scientifiques du JWST.
• Observatoire de rayons X Chandra (NASA/CfA) — Smithsonian Astrophysical Observatory et NASA Marshall Space Flight Center, opérations conjointes de l'observatoire phare de rayons X de la NASA.
• Space Telescope Science Institute (STScI) — Centre d'opérations scientifiques pour Hubble, JWST et le futur télescope spatial Nancy Grace Roman, exploité pour la NASA par l'Association of Universities for Research in Astronomy.
• Agence spatiale européenne — Science spatiale — Gaia, Euclid, XMM-Newton, INTEGRAL et autres missions d'observatoires de l'ESA.

Consortiums d'observatoires au sol

• Observatoire européen austral (ESO) — Exploite le Très Grand Télescope à Paranal, le partenariat ALMA et le télescope extrêmement grand au Cerro Armazones. Seize États membres.
• NSF NOIRLab — Opérations coordonnées de la National Science Foundation des États-Unis de Gemini, Kitt Peak, Cerro Tololo, le Community Science and Data Center et le futur observatoire Vera C. Rubin.
• National Radio Astronomy Observatory (NRAO) — Exploite le Jansky Very Large Array et le Very Long Baseline Array et est le partenaire américain dans ALMA. Installation de la NSF gérée par Associated Universities, Inc.
• Observatoire de Green Bank — Opérateur du télescope Robert C. Byrd Green Bank de 100 m par 110 m dans la zone radio-calme nationale.
• Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ) — Opérateur du télescope Subaru de 8,2 m sur le Mauna Kea et du partenariat japonais ALMA.
• Université d'Hawaï — Observatoires du Mauna Kea — Aperçu de l'Institut d'astronomie du campus du Mauna Kea et de ses télescopes locataires.
• CSIRO Australia Telescope National Facility — Réseau national d'observatoires radio d'Australie, y compris Parkes 64 m, l'Australia Telescope Compact Array et le précurseur ASKAP du SKA.
• Conseil national de recherches Canada — CFHT — Opérations canadiennes du télescope Canada-France-Hawaï sur le Mauna Kea.

Installations multi-messagers et de nouvelle génération

• Laboratoire LIGO (Caltech/MIT) — Le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ; détecteurs de Hanford (Washington) et Livingston (Louisiane) financés par la National Science Foundation.
• Observatoire gravitationnel européen — Virgo — Exploite l'interféromètre Virgo de 3 km près de Cascina, en Italie, en partenariat scientifique avec LIGO et KAGRA.
• IceCube Neutrino Observatory — Université du Wisconsin-Madison, l'institution principale de l'observatoire. Un kilomètre cube de glace antarctique instrumentée au pôle Sud.
• Observatoire Vera C. Rubin — Installation conjointe DOE/NSF sur le Cerro Pachón, au Chili, menant le relevé Legacy Survey of Space and Time de dix ans.
• SKA Observatory (SKAO) — Organisation intergouvernementale dont le siège est à Jodrell Bank, coordonnant la construction et les opérations du Square Kilometre Array en Afrique du Sud et en Australie.
• Observatoire radioastronomique sud-africain (SARAO) — Opérateur du réseau MeerKAT et du site précurseur SKA-Mid dans le Karoo.

Unions scientifiques internationales et revues

• Union astronomique internationale (UAI) — Organisme professionnel mondial pour les astronomes, responsable de la nomenclature astronomique et de l'initiative Dark and Quiet Skies.
• The Astronomical Journal (AJ) — Revue à comité de lecture de l'American Astronomical Society, publiée par IOP ; astronomie d'observation et études du système solaire.
• The Astrophysical Journal (ApJ) — Revue à comité de lecture de l'American Astronomical Society, publiée par IOP ; principale revue de recherche astrophysique.
• Astronomy & Astrophysics (A&A) — Revue astronomique européenne à comité de lecture parrainée par un consortium de sociétés astronomiques nationales.

Si vous remarquez une erreur ou souhaitez suggérer une correction, veuillez utiliser notre page de contact pour nous contacter.