Cartographier l'Univers, c'est une manière d'approcher nos origines. Les progrès fascinants de notre connaissance dans le domaine de l'évolution des galaxies et de la structure de l'Univers au cours de ces dix dernières années vont sans aucun doute se poursuivre dans les années qui viennent avec les moyens considérables qui sont mis en jeu. Futura-Sciences se fait le porte parole de ces découvertes, et enthousiasme ses lecteurs par la diversité de l'Univers depuis l'infiniment grand jusqu'à l'infiniment petit. Mon souhait le plus cher est que les jeunes générations attrapent aussi le virus de la science qui m'a contaminé quand j'avais 15ans, et se penchent à leur tour sur les questions les plus profondes qui sont devant nous.

Dans mon domaine de la cosmologie observationnelle, la parole est aux données d'observation en évitant soigneusement tout biais observationnel, tout a priori fondé à tort où à raison sur les prévisions théoriques ou les modèles numériques. Il s'agit alors d'arpenter l'Univers en explorateur éclairé, de répertorier, de recenser les différentes espèces de galaxies, de sonder les populations qui peuplent l'Univers. On marche en avant toujours plus loin, ce loin s'avère être de plus en plus proche du Big Bang, ce commencement qui défie l'entendement. Archéologue de l'Univers, je sonde les strates du temps pour tenter de comprendre comment la matière s'assemble au cours des 13,7 milliards d'années de sa vie.

Sonder l'Univers, ça veux dire sélectionner un échantillon représentatif de la population que l'on veut étudier. Facile à dire ! Ecueil majeur, les galaxies sont des astres très faibles, il faut donc des télescopes toujours plus grands, des instruments toujours plus sensibles, pour repousser les frontières de la connaissance. J'observe aujourd'hui des galaxies de magnitude 24 à 25, soit une luminosité plus de 40 millions de fois plus faible que les étoiles les plus faibles visibles à l'œil nu. Deux grandes étapes sont nécessaires pour étudier les galaxies et leur évolution : répertorier les galaxies sur des images profondes du ciel, et ensuite mesurer leur distance, le « redshift » ou décalage vers le rouge, et obtenir une cartographie 3D de leur distribution. J'ai été un des premiers chercheurs à développer en France les méthodes de photométrie de galaxies pour mesurer précisément leurs positions, formes, luminosité et couleur. Lassé de contempler ces images où l'on se perd en conjectures sur la distance réelle de tel ou tel objet sur le plan en 2D d'une image, je me suis ensuite spécialisé dans la spectroscopie qui permet de mesurer le décalage vers le rouge et d'estimer le contenu d'une galaxie en étoiles, gaz et autres poussières. A la fin des années 1980, une nouvelle technique révolutionne le domaine : la spectroscopie multi-objets. Obtenir les distances des galaxies en les mesurant une par une avec un spectrographe classique est vite devenu prohibitif devant la contrainte d'observer de grands échantillons. En plaçant plusieurs fentes dans le plan focal du spectrographe, on obtient simultanément plusieurs spectres. Avec des collègues français et canadiens, nous avons amené cette technique à maturité et lui avons donné ses lettres de noblesse avec le spectrographe MOS-SIS sur le télescope Canada-France-Hawaii, qui permettait d'obtenir simultanément près d'une centaine de spectres, donc de distances, de galaxies lointaines. Notre sondage de l'Univers intitulé « Canada-France Redshift Survey » a eu un impact important, technique et scientifique, quantifiant l'évolution des galaxies sur plus de la moitié de l'âge de l'Univers. Fort de ce succès, j'ai convaincu l'Observatoire Européen Austral de construire un spectrographe multi-objet pour le nouveau très grand télescope VLT du Chili. Après une phase de développement de plusieurs années, j'utilise maintenant ce qui est reconnu comme le meilleur spectrographe de son domaine, l'instrument VIMOS qui permet d'obtenir jusqu'à mille spectres-distances simultanément. Je conduis un sondage sans précédent avec mes collègues français et italiens, avec la mesure de près de 100000 galaxies qui vont retracer l'histoire de l'Univers sur plus de 90% de sa vie.

Cet exemple illustre les différentes étapes du travail de chercheur qui base ses recherches sur les données d'observation :

• maturation d'une question scientifique nouvelle, fruit de nombreuses lectures et interactions avec mes collègues

• développement de l'instrumentation nouvelle nécessaire pour augmenter la sensibilité, l'efficacité ou le domaine de longueur d'onde et espérer répondre à la question posée

• demandes motivées de temps d'observation sur les plus grands télescopes, demandes qui sont évaluées en détail par des comités de chercheurs, avec un facteur de pression correspondant à plus de 5 fois le temps disponible

• Conduite des observations

• Traitement des données, nécessitant des moyens informatiques importants

• Analyse astrophysique des données, tentative de réponse au questionnement scientifique

• Publication des résultats dans des revues à comité de lecteurs, et dans les conférences internationales.

Entre l'émergence de la question scientifique et les premières réponses, il s'écoule souvent plus de 10 ans. Avec mes collègues, tout en utilisant les instruments que nous avons réalisés et toute la panoplie des moyens d'observation à notre disposition, nous réfléchissons depuis déjà plusieurs années à ce que devront être les prochains instruments sur les grands télescopes, pour continuer de repousser cette frontière de l'exploration.

Dirigeant le jour et chercheur la nuit ! Cette boutade met en évidence la difficulté de concilier la gestion administrative et scientifique d'un laboratoire de recherche et ses équipes qui incombe à un directeur de laboratoire, et la conduite de programmes scientifiques de premier plan qui motive le métier de chercheur.

La recherche moderne, et l'astrophysique en particulier, a besoin d'importants moyens pour conduire les grands programmes qui font avancer la connaissance. Les moyens financiers et humains en jeu sont importants, et mobiliser les ressources nécessaires à la conduite d'un projet scientifique demande des efforts soutenus auprès des grandes agences de moyens nationales, européennes ou internationales. Heureusement, tout est axé vers la découverte, et l'obtention de financements substantiels permet de mettre en place toute une panoplie de moyens d'observations ou de simulations. Les plus grands télescopes au sol et dans l'espace, et leur instrumentation, nécessitent des budgets entre quelques millions et quelques centaines de millions d'Euros.

Dans notre laboratoire, nous utilisons ces financements pour construire des caméras,spectrographes, et autres dispositifs d'observation qui sont mis en place sur les grands télescopes comme le Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral au Chili, ou sur les observatoires spatiaux. Le cycle de développement des grands instruments d'observation avoisine la dizaine d'années, la compétition étant sévère pour réaliser les instruments les plus sensibles, avec chaque nouvelle génération d'instrument qui rend obsolète la génération précédente. Cette course stimule de nouvelles avancées technologiques, et nous travaillons avec les industriels du domaine de l'optique et de l'instrumentation pour inventer les technologies du futur qui permettront un nouveau gain de sensibilité, et, pourquoi pas, voir un jour l'époque où les premières étoiles et galaxies se sont assemblées. Au passage, ces développements technologiques que nous initions peuvent produire après 1, 10 ou 50 ans des avancées majeures dont bénéficie la société. C'est un aspect souvent mésestimé du travail de chercheur, où dans la vie quotidienne on oublie par exemple que pour que la lumière jaillisse lorsqu'on pousse un interrupteur, il a fallu que des chercheurs comprennent le phénomène physique de base par un questionnement scientifique pointu.