Les télescopes jumeaux de l’Observatoire W.M. Keck sont les plus grands télescopes optiques et infrarouges au monde, selon le site Web de l’observatoire. En raison de la taille et de l’emplacement des télescopes, ils sont très demandés par les astronomes professionnels. (L’observatoire n’est pas ouvert au public.) Keck a participé à plusieurs découvertes notables.
L’observatoire est situé au sommet du Mauna Kea, un volcan en sommeil à Hawaï. Parce qu’il est si proche de l’équateur, le Mauna Kea constitue un excellent site d’observation astronomique.
« Au milieu de l’océan Pacifique, l’île d’Hawaï est entourée de milliers de kilomètres de mers thermiquement stables », a écrit l’Observatoire Keck sur son site Web. « Le sommet du Mauna Kea de 13 796 pieds n’a pas de chaînes de montagnes à proximité pour bouleverser la haute atmosphère. Peu de lumières de la ville polluent le ciel nocturne hawaïen, et pendant la majeure partie de l’année, l’atmosphère au-dessus du Mauna Kea est claire, calme et sèche. »
Les deux télescopes, nommés Keck I et Keck II, mesurent 10 mètres (32,8 pieds) de diamètre. Les miroirs de chaque télescope sont constitués de 36 segments légers qui fonctionnent ensemble de la même manière qu’un seul miroir. Les télescopes sont logés dans des dômes isolés de 700 000 pieds cubes. Les climatiseurs géants fonctionnent toute la journée pour maintenir la température à ou en dessous du point de congélation. Cela permet de réduire la déformation de l’acier et des miroirs des télescopes, selon le site Web de Keck.
Histoire
Le financement des télescopes provient d’une organisation philanthropique connue sous le nom de W.M. Keck Foundation. L’entité a été créée en 1954 par William Myron Keck, qui a fondé la Superior Oil Company, selon le site Web de la fondation.
« M. Keck a imaginé une institution philanthropique qui offrirait des avantages considérables à l’humanité », a déclaré la fondation. » En adoptant une approche audacieuse et créative de l’octroi de subventions, il a créé un héritage que la fondation défend fièrement aujourd’hui. »
Le mandat de la fondation comprend le financement de la science, et en 1985, elle a accordé 70 millions de dollars (155 millions de dollars en dollars de 2014) pour construire le premier télescope, Keck I. Pendant la construction, 68 millions de dollars ont été versés pour le deuxième télescope, Keck II. Les télescopes ont commencé leurs travaux scientifiques en 1993 et 1996 respectivement, selon le site Web de Keck.
L’arsenal d’instruments des télescopes comprend plusieurs pour les longueurs d’onde optiques et d’autres pour l’infrarouge. Keck II abrite DEIMOS (Deep Extragalactic Imaging Multi-Object Spectrograph), qui peut capter des informations spectrales de 1 200 objets simultanément. Keck I a des HIRES (Spectromètre Echelle Haute Résolution), qui peuvent examiner les couleurs de la lumière des étoiles.
Des exemples d’instruments infrarouges incluent le système d’optique adaptative laser (disponible avec certains instruments sur les deux télescopes) et le NIRSPEC de Keck II (Le spectromètre Proche infrarouge). Certaines des recherches scientifiques du NIRSPEC incluent l’étude de galaxies radio très éloignées de la Terre (ce qui signifie qu’elles sont plus anciennes selon la Théorie du Big Bang, qui dit que l’univers est né d’une singularité et se développe depuis.) NIRSPEC peut également être utilisé pour en savoir plus sur les naines brunes, qui sont des objets considérés comme des « étoiles défaillantes » — d’immenses géantes gazeuses qui ne sont pas assez grandes pour démarrer la fusion nucléaire.
Rayonnant des images nettes
Selon le site Web de l’observatoire, le télescope Keck II est le premier au monde à utiliser un système d’optique adaptative; Keck I en a également installé un plus tard. Ce type de système est destiné à modifier la forme du miroir pour tenir compte des changements dans l’atmosphère. L’atmosphère peut brouiller l’apparence des étoiles lointaines, ce qui rend difficile pour les astronomes de faire des mesures précises à moins qu’elles ne s’élèvent au-dessus de l’air. (C’est l’une des raisons pour lesquelles les scientifiques aiment utiliser des télescopes tels que le télescope spatial Hubble ou le télescope spatial Spitzer.)
Parce que l’atmosphère change si rapidement, les télescopes doivent également changer de forme rapidement. Les deux télescopes peuvent modifier son miroir 2 000 fois par seconde, rendant les images 10 fois plus claires qu’elles ne le seraient sans le système. Ils s’appuient sur un laser pour effectuer les mesures sur la façon de changer, ce qui est une amélioration par rapport à l’ancienne méthode: utiliser une étoile brillante, ce qui n’est pas facile à réaliser car cela n’est possible que dans environ 1% du ciel.
« Les astronomes ont développé une optique adaptative d’étoiles à guidage laser utilisant un laser à usage spécial pour exciter les atomes de sodium qui se trouvent dans une couche atmosphérique à 90 kilomètres au-dessus de la Terre », a déclaré l’observatoire. « Exciter les atomes dans les couches de sodium crée une « étoile » artificielle pour mesurer les distorsions atmosphériques et permet à l’optique adaptative de produire des images nettes d’objets célestes positionnés presque n’importe où dans le ciel. »
Découvertes remarquables
Les télescopes jumeaux de Keck ont fait une foule de découvertes depuis la fin de la construction.
Keck a participé à plusieurs autres découvertes :
- Il a permis de mesurer la taille d’un monde lointain qui est à peu près la taille d’Uranus.
- Il a découvert quatre quasars (galaxies alimentées par des trous noirs) dans un seul système.
- Il a découvert qu’une galaxie est presque entièrement constituée de matière noire.
- Il a traqué une activité atmosphérique intéressante sur la lune volcanique de Jupiter Io, ainsi que sur Neptune.
- Il regardait une étoile avec un motif étrange d’éclaircissement et de gradation; bien que plus tard attribué à la poussière, à l’époque, certaines personnes l’appelaient une possible mégastructure extraterrestre.
En 1999, l’observatoire a aidé un autre observatoire à observer la première exoplanète en transit à travers son étoile mère. Cela s’est produit après que Keck a fait des mesures de l’étoile HD 209458 et a noté que l’étoile semblait vaciller, comme s’il y avait une planète modifiant ses mouvements. L’équipe scientifique a ensuite demandé à d’autres astronomes de l’Observatoire Fairborn, financé par des fonds privés, en Arizona, d’observer un transit sur la face de l’étoile, qui s’est produit comme ils l’avaient prédit.
Une autre découverte a été de déterminer comment les étoiles se déplacent dans la galaxie d’Andromède, une galaxie proéminente située à 2,5 millions d’années-lumière de la Terre, ce qui en fait une voisine très proche. C’était important car cela aidait les astronomes à comprendre à quel point cette galaxie est immense.
Keck a également participé à un projet de recherche impliquant plusieurs télescopes, qui a examiné les supernovas (explosions d’étoiles) à travers l’univers. L’objectif était de les utiliser pour calculer la vitesse à laquelle l’univers se développe. Les résultats ont montré que l’univers s’accélère réellement à mesure qu’il grandit, peut—être poussé par « l’énergie noire » – un concept peu compris qui peut (avec la matière noire) constituer la majeure partie de l’univers.
En 2015, Keck a aidé à retrouver ce qu’on appelait alors la galaxie la plus lointaine jamais trouvée — EGSY8p7, qui se trouve à environ 13,2 milliards d’années-lumière de la Terre. Sa distance extrême signifie que la galaxie date de seulement 600 millions d’années après le Big Bang qui a créé l’univers. L’examen de ces galaxies aide les astronomes à en apprendre davantage sur l’histoire de l’univers, en particulier l’univers ancien. L’année suivante, les astronomes ont révélé les premiers travaux d’examen de galaxies datant de la fin de l’âge des Ténèbres, se référant à une époque où la lumière ne pouvait pas pénétrer l’opacité de l’univers.