À la découverte d'un observatoire exceptionnel

Première institution astronomique de France, rayonnant mondialement de par son originalité, sa renommée mais également de par son histoire, l’Observatoire de Paris, actif depuis plus de trois siècles, ne cesse de  repousser les limites de la science. Sous l’égide du Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, dépendant directement du CNRS et de l’Université de la Sorbonne, cet endroit a été le théâtre de plusieurs découvertes primordiales. 

Cap sur un lieu où notre connaissance de l’Univers ne cesse de s’étendre chaque jour…

Un regard vers les cieux

De tous temps, les hommes se sont fascinés pour le ciel et son observation. Que ce soit en établissant des cartes astronomiques d’une incroyable précision, en nommant et identifiant les constellations ou encore en basant une partie de leurs mythes et légendes sur les phénomènes célestes, l’Univers, fini ou infini, géocentrique ou héliocentrique, fut et est toujours source pour l’humanité de questionnements et de fantasmes. Dès que l’homme a acquis le sens du raisonnement scientifique, il a crée les sciences astronomiques, pour mieux comprendre sa place dans l’Univers, pouvoir étudier le monde qui l’entoure.

 

Ilustration pour "L'astronomie populaire" de Flammarion, datant de 1880, symbolisant bien le paradoxe d'un univers fini, dont la limite serait abstraite et terrifiante © Flammarion
"Sans l'astronomie, l'homme ignore la place qu'il occupe"
Aristote
Philosophe grec
Radiotélescope d'Arecibo, naguère situé à Porto Rico © Université de Floride Intérieure

C'est quoi un observatoire ?

Afin d’observer le ciel et les phénomènes de l’Univers, il faut des lieux dédiés, généralement situés en hauteur ou loin des villes et de la pollution lumineuse. Les observatoires servent à la fois à l’observation, à l’étude et à la recherche scientifique. On peut y trouver une variété d’instruments, dont les télescopes optiques ou aussi radiotélescopes, et de professions, car ces activités attisent la curiosité  de nombreux astronomes, ingénieurs, astrophysiciens, chercheurs, etc. 

De nos jours, les observatoires ne sont plus seulement terrestres, mais aussi aériens (SOFIA, installé à bord d’un Boeing 747), souterrains (Baïkal-GVD, niché à 1300m de profondeur dans le lac sibérien Baïkal) et spatiaux (le télescope Hubble, le plus connu en fonction depuis trente ans).

Un endroit unique

Parmi tous les observatoires de par le monde, il en est un qui demeure dans le panel des plus uniques et renommés. Réparti sur trois sites différents (Paris XIVè, Meudon et Nançay), l’Observatoire de Paris est depuis plusieurs siècles le siège d’une activité bouillonnante dans le domaine des sciences astronomiques, plus généralement de tout ce qui touche au spatial

Fondé en 1667 à l’initiative de l’Académie des Sciences dans l’actuel XIVè arrondissement, point de départ du méridien de Paris, il est devenu primordial dans l’observation céleste en Occident, pouvant se vanter du titre de “plus grand pôle national en astronomie”. Il intégrera par la suite l’observatoire de Meudon et le site de Nançay (respectivement construits en 1873 et 1953). À ce jour, l’Observatoire reste le plus vieux au monde encore en activité

Château de l'Observatoire de Meudon © Université PSL
"Nous sommes 800 employés dans tout l’observatoire en comptant les doctorants, les étudiants et les CDD, ce nombre variant selon les besoins du site et d'autres paramètres. Le panel de métiers est riche et varié, tous étant rassemblés sous un même sujet d'étude. Les chercheurs sont vraiment investis et passionnés"
Claudine Colon
Administratrice du Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique (LESIA) à Meudon
L'astronome Copernic en conversation avec Dieu, Jan Matejko © Jagiellonian University Museum
Evolution de la nébuleuse du Crabe, par un astronome amateur © D. Hartmann

De nombreux sujets d'études

Les scientifiques travaillant dans les divers laboratoires de l’Observatoire focalisent leurs recherches sur moultes champs d’études, celles-ci devant se fonder sur des données issues d’observations faites sur place ou à l’étranger. Nous pouvons citer le Soleil (en effet, des observations solaires quotidiennes sont effectuées, et l’on se concentre notamment sur les taches solaires, les cycles), les exoplanètes, galaxies, trous noirs, pulsars, astéroïdes, la matière noire, l’Univers primordial, les supernovae, autant d’objets compris dans les domaines de l’astrophysique, astronomie, cosmologie.

Les instruments d'observation

A l’Observatoire de Paris, on dispose de nombre d’instruments différents, mais un en particulier, une spécialité locale, fut à l’origine de beaucoup de travaux. Le spectrohéliographe par exemple est un instrument astronomique délivrant des images monochromatiques du Soleil, inventé en 1891 à Meudon. Il est accompagné d’autres appareils d’observation, tels que le coelostat, le sidérostat ou l’héliographe. On l’utilise pour des observations quotidiennes du Soleil. Les télescopes et les lunettes constituent également des éléments clés dans l’étude du ciel. Cependant, il est de plus en plus compliqué d’effectuer des observations correctes et prolongées, ceci étant dû à la pollution lumineuse trop importante.

Le coelostat consiste en un miroir primaire monté sur un axe rotatif qui évolue au fur et à mesure de la journée, qui renvoie la lumière vers un autre support , ce dernier faisant de même en direction du spectrohéliographe. © Observatoire de Paris / LESIA
Le"1-mètre" fut installé à la fin du XIXè siècle à Meudon. Ses dimensions étaiet à l'époque telles (1m de diamètre et 3m de focale, de nos jours 22) qu'il devint parmi les plus perfectionnés au monde. Il sert encore de nos jours aux observations des phénomènes peu lumineux (nébuleuses, comètes). © Observatoire de Paris / F. Arénou
Test sur un instrument de Solar Orbiter © Observatoire de Paris
Dans la salle Ariane se trouve le système SimeNom, qui a été conçu pour tester les normes des instruments. C'est notamment dans ce lieu que fut ammenée la SuperCam du rover Perseverance !

Les missions spatiales

Outre la recherche et l’observation spatiales, l’Observatoire bénéficie de collaborations et de contrats avec des organisations diverses (CNES, ESA, sociétés privées, etc) qui, dans le cadre d’une mission dans l’espace, peuvent lui confier la charge d’un instrument, sonde,… Cet appareil sera placé en “salle blanche”, un endroit protégé et quasi-stérile, dont les conditions d’accès sont draconiennes. A l’abri des regards, on effectue sur l’objet des tests et examens afin de mettre à l’épreuve sa résistance aux contraintes qu’il rencontrera dans l’espace (radiations, vide, températures extrêmes notamment).

"A l'Observatoire, nous sommes des acteurs de la science moderne. [...] Tous les domaines de l'astronomie et de l'astrophysique sont couvert par l'Observatoire de Paris. C'est d'ailleurs le plus ancien, mais aussi l'un des plus grands ; avec Harvard on se partage un peu cette place"
Alain Doressoundiram
Astrophysicien et planétologue

Des avancées scientifiques majeures

En plus de figurer dans le classement mondial, l’Observatoire de Paris fut le théâtre de nombreuses découvertes essentielles. Ainsi, rien que par le calcul, Urbain le Verrier, astronome français, prédit par le calcul en 1846 l’existence d’une huitième planète au delà d’Uranus. Neptune est pour la première fois observée quelques semaines plus tard.

En 1676, Olaus Rømer, à l’aide des éclipses des satellites de Jupiter, détermine que la vitesse de la lumière est une grandeur finie. Son collègue Christiaan Huygens trouve une vitesse “600 000 fois supérieure à celle du son”.  Deux siècles plus tard, toujours à l’Observatoire, Léon Foucault l’établit à 298 000 km/s, une valeur très proche des 299 792,458 que l’on connaît actuellement. Pour rappel, la vitesse de la lumière est une constante physique indépassable selon la relativité d’Einstein.

Urbain le Verrier aux Tuileries avec le roi Louis-Philippe © Ken Welsh / Bridgeman Images
Durant des années d'observation, Römer avait remarqué que la périodicité des éclipses de Jupiter 1 (Io) variait selon la position de Jupiter et de la Terre dans le plan. Ainsi, quand la Terre se trouvait en E1, la lumière mettait selon lui 11 minutes de moins que prévu, et quand elle était en E2, elle mettait 11 minutes de plus ; l'éclipse se voyait en retard, car la lumière parcourt en plus le diamètre l'orbite terrestre.. Les résultats s'en suivant seront forcément fauséées par le manque d'exactitude. © Diana Kline
Fiche où Cassini décrit la découverte de deux lunes de Saturne en Mars 1784 © Observatoire de Paris

Dans les années 1930, Bernard Lyot de l’Observatoire de Meudon met au point un dispositif astronomique permettant de simuler lors de l’observation une éclipse solaire artificielle, en cachant le Soleil et permettant d’observer la couronne. C’est le coronographe, encore largement utilisé.

Ci-joint : vidéo datant des années 1930, des protubérances solaires, réalisée avec le coronographe de Bernard Lyot.

Grâce à une simple lentille, Jean-Dominique Cassini, premier directeur de l’Observatoire, put à ses tout débuts pointer son objectif sur Saturne, en identifier certaines lunes et constater que ses anneaux étaient hétérogènes.

Grâce à son originalité, sa splendeur ou les recherches qui y sont entreprises, l’Observatoire de Paris reste depuis plus de trois cents ans un haut lieu du savoir humain. L’observation et la compréhension de l’Univers demeure un objectif majeur pour l’avancée de la science, comme le rappelle si bien cette citation de Stephen Hawking : “N’oubliez pas de regarder les étoiles et non pas à vos pieds. Essayez de comprendre ce que vous voyez et de vous interroger sur ce qui fait l’existence de l’Univers”.

Dorian

Bonjour les Terriens, comme vous l’aurez constaté, aujourd’hui c’est un article spécial écrit en collaboration avec le site internet “Space Tales”, geré par Dorian, passionné par le secteur spatial depuis son plus jeune âge ! Vous retrouverez Dorian et ses articles à l’adresse suivante : https://Space-Tales.blogspot.com/, que je vous invite à aller découvrir sans tarder, abonnez-vous aussi à ses pages Twitter (@Space_Tales) et Instagram (spacetalesblog) !

Quentin