La caméra qui transformera notre compréhension de l'univers / cosmos

Il y a un mystère au cœur de la physique. Il y a deux décennies, en 1998, les cosmologistes ont découvert que l'univers n'était pas simplement en expansion - une découverte du début du 20ème siècle - mais que son rythme d'expansion s'accélérait.

Ce n'est pas ce qu'ils s'attendaient à trouver, mais cela avait un sens. Si l'expansion de l'univers s'accélère, il doit y avoir une cause; ne sachant pas exactement ce que c'était, les physiciens l'ont appelé «énergie noire». En théorie, l'énergie noire interagit par l'intermédiaire de la gravité, elle est répartie de manière homogène dans l'univers et n'est pas particulièrement dense. Si vous additionnez toutes les forces qui composent l'univers, cela représenterait 68,3% de la matière et de l'énergie..

Tenez compte de l’énergie noire et certaines théories de la physique commencent à faire du bruit. Cela aide à expliquer le taux de rotation des galaxies et révèle un âge plus sensible de l'univers - sans énergie noire, les scientifiques ont découvert que certaines étoiles étaient supposées être plus anciennes que l'univers dans son ensemble. Mais près de 20 ans après cette découverte, les physiciens n’en savent que très peu. Pour en savoir plus, des scientifiques de dizaines d'institutions de 23 pays ont collaboré pour créer le Grand télescope synoptique, un appareil photo numérique géant capable de capter la lumière de plusieurs milliards de galaxies faibles, à des millions d'années-lumière..

"Tous les télescopes existants dotés de caméras ont été construits avant la découverte de l'énergie noire", a déclaré Paul O'Connor, scientifique senior au laboratoire national de Brookhaven. "Nous espérons que le LSST cartographiera tout le ciel et découvrira où toute cette matière noire s'est cachée." O'Connor travaille sur les capteurs de caméra du projet depuis plus de dix ans et lors du festival Total Eclipse d'Atlas Obscura dimanche, il a expliqué comment le télescope, lorsqu'il sera mis en service sur une montagne au Chili, pourrait transformer notre compréhension fondamentale de l'univers.

Depuis des millénaires, scientifiques et spécialistes étudient le ciel nocturne et enregistrent leurs impressions avec la meilleure technologie disponible. À partir du XIXe siècle *, avec l'avènement de la photographie, les astronomes ont commencé à prendre des photos des étoiles et d'autres phénomènes célestes. en 1851, un daguerréotypiste, Johann Julius Berkowski, prit la première photo d'une éclipse solaire. Dans les années 1920, Edwin Hubble a utilisé ce qui était alors le plus grand télescope du monde pour établir que les nébuleuses spirales étaient des galaxies entières, à des millions d'années-lumière de la nôtre. La compréhension humaine de l'espace a changé; nous avons vu pour la première fois l'étendue du vide, «ponctuée par ces assemblées d'étoiles en forme de disque, des centaines de milliards d'étoiles, qui sont les galaxies», comme le dit O'Connor.

Dans les années 1970, les scientifiques des Bell Labs ont créé une technologie utilisant un «dispositif à couplage de charge» pour capturer les lumières sous forme d'images numériques. En 1981, l'astrophotographe Jim Gunn a utilisé une caméra CCD pour créer une image de 500 x 500 pixels d'un amas d'étoiles. Il a qualifié cette caméra de «dispositif presque parfait». Cette même technologie, raffinée, a été à l'origine de la révolution des caméras grand public et nous a fourni les images étonnantes de l'univers capturées par le télescope Hubble et d'autres instruments. Aujourd'hui, il existe des dizaines de télescopes énormes, dotés de caméras CCD de premier ordre. O'Connor a déclaré que la question qui se pose à l'équipe chargée de la construction du LSST est la suivante: "Pourquoi allons-nous nous donner la peine d'en construire un autre?" Comment le LSST fera-t-il pour que les caméras existantes ne?

Si vous avez levé les yeux vers le ciel par une nuit sombre, vous pourriez voir 2500 étoiles avec vos yeux humains. O'Connor a déclaré ce week-end que le LSST verrait un milliard d'étoiles, qui seraient surpassées en nombre par les galaxies lointaines, trois à un. Le champ de vision de la caméra est de dix degrés carrés, soit environ la taille d'un sou, maintenu au ciel. "Chaque photo que nous prenons de cette taille nous donne un million de galaxies supplémentaires", a déclaré O'Connor..

L’une des tâches du LSST est d’étudier le plus grand nombre possible de ces galaxies, sur une région du ciel aussi large que possible..

Lorsque le LSST sera opérationnel, ce qui est prévu pour 2020, il passera une décennie à scruter le ciel, encore et encore. Pendant environ 3 000 nuits, l’instrument numérise et capture chaque tranche de ciel mille fois. "Nous allons vraiment faire un film de l'univers", a déclaré O'Connor. Le LSST a été spécialement conçu pour rendre cela possible. Il a un champ de vision relativement large, il peut scanner rapidement chaque petite partie du ciel et peut explorer les profondeurs de l'univers pour capturer les galaxies les plus lointaines et les plus lointaines..

Avec les informations recueillies, les cosmologistes espèrent commencer à mieux comprendre l’énergie sombre, force qui force les galaxies lointaines à s’enfuir à un rythme de plus en plus rapide. Cette piste d'investigation a le potentiel de transformer le domaine de la physique. "L'accélération de l'univers est, avec la matière noire, le phénomène observé qui démontre le plus directement que nos théories des particules fondamentales et de la gravité sont soit incomplètes, soit incorrectes", écrit le groupe de travail sur l'énergie sombre en 2006. En examinant ces lointaines galaxies et en comprenant mieux comment ils se déplacent, les scientifiques peuvent révéler des vérités fondamentales sur la nature du temps, de l'espace, de la matière et des forces qui unissent notre monde, qui ont jusqu'ici échappé à notre compréhension..

C'est la raison pour laquelle ils construisent le LSST. Une des raisons, au moins.

*Correction: Une version antérieure de cette histoire avait donné le mauvais siècle pour l'avènement de la photographie. La première photographie a été prise au début du 19ème siècle, pas au 18ème siècle.