De tous les projets de [popupdefinition id=971]t&eacute;lescopes[/popupdefinition] g&eacute;ants, l'E-ELT, de l'Eso, est le plus grand. Avec un [popupdefinition id=1009]miroir[/popupdefinition] de 39 m&egrave;tres de diam&egrave;tre, il surpassera les 30 m&egrave;tres du TMT (Thirty Meter Telescope), les sept miroirs de 8,4 m&egrave;tres du t&eacute;lescope g&eacute;ant Magellan et les deux miroirs de 8,6 m&egrave;tres du Large Binocular Telescope (LBT).&copy; Eso

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Le télescope E-ELT, un œil de géant tourné vers le ciel

Instrument d'observation dont l'objectif est constitué par un miroir.

Télescope

Surface optique réfléchissante utilisée dans les réflecteurs (télescope). On distingue le miroir principal qui réfléchit les rayons lumineux vers un miroir secondaire qui renvoie l'image vers l'oculaire. Ces miroirs peuvent être concaves, convexes, sphèriques, paraboliques.

Miroir

Aujourd'hui, les télescopes terrestres optiques ont des miroirs de plus ou moins 10 mètres. Seul le South African Large Telescope dispose d'un miroir de plus de 10 m (11 m). Cette génération de télescopes a pris son essor en 1948 avec la mise en service d'un télescope de 5 m sur le Mont Palomar en 1948. Depuis, les astronomes n'ont jamais cessé d'agrandir leurs miroirs pour collecter toujours plus de lumière. Parmi d’autres grands télescopes, on peut citer le GTC (Gran Telescopio Canarias) avec un miroir de 10,4 m de diamètre, ainsi que les Keck 1 et 2 dotés chacun d'un miroir 10 m de diamètre.Bienvenue dans l'ère des hypertélescopesEn mode interférométrique, des observatoires sont capables de créer des miroirs encore plus grand. C’est le cas du VLT (Very Large Telescope) qui recrée l'équivalent d'un miroir de 16,4 m de diamètre et atteint le pouvoir de résolution d'un télescope de 200 m de diamètre, en combinant ses quatre unités de 8,2 m. Vient ensuite le LBT (Large Binocular Telescope), dont les deux miroirs combinés sont équivalents à un miroir de 11,8 m. Les Keck 1 et 2 sont également conçus pour fonctionner ensemble par interférométrie, permettant alors d'atteindre la résolution angulaire équivalente à celle d'un miroir de 85 mètres de diamètre.Vue en coupe du futur télescope TMT de 30 mètres de diamètre (Thirty Meter Telescope) en cours de construction sur à Mauna Kea sur l'île d'Hawaï. © TMT Consortium, M3 Engineering Les télescopes terrestres de prochaine génération sont d’ores et déjà en cours de construction et disposeront de miroirs encore plus de grands. De 30 à 40 mètres selon le projet. Initialement, ces futurs Extremely Large Telscopes (ELT) devaient être encore beaucoup plus grands avec des miroirs de 50 à mètres de diamètre ! Pour des raison de couts et de difficultés technologies, ces ELT gigantesques ne verront probablement jamais le jour sur Terre. Cependant, si l'un d'eux devait être construit, ils le sera sur la Lune et vraisemblablement installé sur la face caché.Les miroirs de ces très grands télescopes ne sont évidemment pas construit d’un seul tenant. Il sont constitué d'une mosaïque de plusieurs segments. Cette segmentation est la seule technique connue aujourd'hui capable de réaliser un miroir primaire de plusieurs dizaines de mètres de diamètre.L’optique 2.0 des futurs télescopes géants arriveAinsi, le miroir primaire de 39 m du E-ELT de l’ESO, actuellement en cours de construction au Chili, sera constitué de 798 segments hexagonaux (petits miroirs de 1,4 m). En plus de ce miroir primaire, l’E-ELT se composera, d'un miroir secondaire de 4,2 m de diamètre, de deux autres miroirs plus petits de 3,8 m et 2,4 m puis d'un dernier de forme elliptique de 2,6 x 2,1 m. Autre exemple, le Thirty Meter Telescope International Observatory sera doté d’un miroir miroir de 30 mètres constitué de 492 segments de 1,4 m. Il sera également de deux autres miroirs dont le secondaire aura un diamètre de 3 m. Le troisième projet en cours de construction, est celui télescope géant Magellan. Sa conception diffère des deux autres. Plutot que de le doter d’un seul miroir, le consortium GTM ( Giant Magellan Telescope) a opté pour un miroir principal constitué de sept miroirs de 8,4 m distincts. Ce télescope géant, dont la construction a également débuté sera capable de fournir une résolution spatiale équivalente à un miroir primaire de 24,5 m de diamètre et une surface collectrice équivalente à celle d'un miroir de 21,4 m.Le télescope géant Magellan, en cours de construction sur le site de l'Observatoire de Las Campanas, au Chili. © GMTO Corporation, M3 EngineeringDes avancées considérables attendues dans tous les domaines de l'astronomieCette rupture technologique aura des implications considérables dans la recherche astronomique en raison de ces nouvelles capacités d'observations du ciel. Des avancées significatives sont attendues dans tous les domaines de l’astronomie, des objets du Système solaire jusqu'au fin fond de l'Univers observable !Le principal objectif des télescopes géants est de voir les premières étoiles et galaxies qui se sont formées quelques centaines de millions d'années après le Big Bang (il y a 13,7 milliards d'années). C'est fondamental pour comprendre la formation et l'évolution des galaxies et de l’univers dans son ensemble. Ces premières étoiles que l'on suppose très massives, dites de population III, auraient brillé pendant un bref laps de temps (de l'ordre de un à quelques millions d'années chacune). Aujourd'hui disparues, elles sont peut-être à l'origine des sursauts gamma très lointains.Concrètement, les astronomes seront en mesure de détecter et caractériser des exoplanètes de la taille de la Terre, d'étudier l'horizon des trous noirs, voir les premières galaxies et isoler les étoiles des galaxies bien au-delà de l'Amas local. Les astronomes espèrent ainsi étudier l'environnement des étoiles en formation et ouvrir de nouvelles fenêtres sur la sortie des Âges sombres, cette période de l'histoire de l'univers qui débute après la diffusion du rayonnement cosmique et avant la formation des premières structures lumineuses, à partir de 200 millions d'années après le Big-Bang. Les ELT seront capables d'observer les premiers objets de l’Univers, c'est-à-dire formées quelques cent millions d'années après le Big Bang et s’ils émettent dans les longueurs d’ondes du visible.

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Au terme d'une &eacute;tude comparative de plusieurs mois, l'Eso a choisi le site de cerro Armazones, au Chili,&nbsp;pour construire son [popupdefinition id=971]t&eacute;lescope[/popupdefinition] g&eacute;ant.Cette photo montre les instruments qui ont &eacute;t&eacute; d&eacute;ploy&eacute;s pour caract&eacute;riser le site. Avec pr&egrave;s de 320 nuits claires par an, un taux d'humidit&eacute; et une stabilit&eacute; atmosph&eacute;rique remarquables, cerro Armazones a fait la diff&eacute;rence et s'est d&eacute;marqu&eacute; des autres sites en concurrence.&copy; Eso

Cerro Armazones, le site de l'E-ELT

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L'E-ELT s'appuie sur un design innovant bas&eacute; sur 5 [popupdefinition id=1009]miroirs[/popupdefinition], dont le primaire de 39 m&egrave;tres de diam&egrave;tre, un secondaire de 4 m&egrave;tres, un tertiaire de 3,75 m&egrave;tres. On remarque sur les c&ocirc;t&eacute;s les deux plateformes qui supporteront les instruments principaux.Cette vue en 3D n'est que conceptuelle. Elle est susceptible d'&eacute;voluer &agrave; mesure que le projet avancera dans le temps.&copy; Eso

Vue en 3D de l'E-ELT

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Le projet de l'E-ELT est&nbsp;fascinant. Avec lui, les industriels europ&eacute;ens ont&nbsp;l'occasion de montrer leur savoir-faire au reste du monde.&copy; Eso

L'E-ELT, un défi pour les industriels européens

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Comme le montre cette vue, l'E-ELT sera vraiment imposant. Il sera bien plus grand que l'Arc de Triomphe (mais tout de m&ecirc;me plus petit que la Tour Eiffel).&copy; Eso

La taille hors norme de l'E-ELT

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Voici la structure porteuse de l'E-ELT. Le [popupdefinition id=1009]miroir[/popupdefinition] principal est visible dans la partie inf&eacute;rieure de l'image et le miroir secondaire, plus petit, peut &ecirc;tre vu dans la partie sup&eacute;rieure. Un troisi&egrave;me miroir, plus petit, se trouve en dessous du miroir principal. Deux autres miroirs sont contenus dans la petite structure blanche visible au centre de l'image.&copy; Eso

la structure porteuse de l'E-ELT

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Le [popupdefinition id=1009]miroir[/popupdefinition] primaire de l'E-ELT r&eacute;fl&eacute;chit la [popupdefinition id=326]lumi&egrave;re[/popupdefinition] vers le miroir secondaire, suspendu &agrave; l'envers &agrave; 60 m&egrave;tres de hauteur. La lumi&egrave;re est ensuite transmise aux miroirs 3, 4 et 5 (situ&eacute;s dans la tour centrale) puis, au final, sur les c&ocirc;t&eacute;s, o&ugrave; sont situ&eacute;s les instruments sur les plateformes.&copy; Eso

Principe et fonctionnement de l'E-ELT

On désigne par le terme de « lumière visible » le spectre du rayonnement électromagnétique perceptible par l’œil humain.
La lumière blanche
Les longueurs d’ondes de la lumière visible s’échelonnent d’environ 380 nm (violet) à 780 nm (rouge). Le spectre visible est obtenu par décomposition de la lumière blanche par un prisme. Les caractéristiques et les propriétés de la lumière sont étudiées dans le cadre de l'optique.
Vitesse de la lumière
La lumière se propage dans le vide ainsi que dans la matière ; sa vitesse de propagation dépendant du milieu dans lequel elle se déplace. Dans le vide, la lumière se propage à la vitesse c de 3.108 m.s-1., c'est-à-dire 300.000.000 mètres par seconde, ou encore 300.000 kilomètres par seconde. La vitesse de la lumière dans le vide est l’une des constantes fondamentales de la physique.
Lumière, longueur d'onde et couleur
Autre caractéristique importante : sa longueur d’onde. Dans un milieu dispersif, celle-ci peut d’ailleurs influer sur la vitesse de propagation de la lumière. La longueur d’onde influe aussi sur la perception sensorielle de l’œil et donne ainsi à la lumière sa couleur.
Ondes électromagnétiques et photons : la dualité onde-corpuscule
D’un point de vue théorique, la lumière peut être représentée soit par des ondes électromagnétiques, soit par des photons. C’est ce que les physiciens appellent la dualité onde-corpuscule. Ainsi, certains phénomènes optiques (rayonnement du corps noir et loi de Planck, etc.) s’expliquent bien à l’aide de la théorie ondulatoire qui suppose que la lumière est une onde électromagnétique. Pour d’autres (effet photoélectrique, effet Compton, etc.), il faut supposer que la lumière est composée de corpuscules d’énergie nommés « photons ».
Physique : optique quantique et photons intriqués
La théorie quantique a formalisé cette surprenante dualité. Les photons possèdent à la fois les propriétés de particules – on peut les compter, par exemple – et celles d’ondes : ils peuvent interférer.
Les physiciens sont capables de manipuler des photons uniques ou des paires de photons dits intriqués. Ils étudient les phénomènes qui en découlent dans le cadre de l’optique quantique. Les applications potentielles sont prometteuses : cryptographie inviolable, calculs basés sur le qubit, etc.

Lumière

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Initialement, l'Eso souhaitait un [popupdefinition id=971]t&eacute;lescope[/popupdefinition] bien plus grand que&nbsp;l'E-ELT et ses 39 m&egrave;tres. Elle envisageait un t&eacute;lescope de quelque 100 m&egrave;tres de diam&egrave;tre ! Ce projet (sur l'image)&nbsp;s'appelait OWL (Overwhelmingly Large Telescope). Il a &eacute;t&eacute; abandonn&eacute; en 2006 au profit de l'E-ELT car il a rapidement &eacute;t&eacute; jug&eacute; trop audacieux.&copy; Eso

Le projet OWL versus l'E-ELT

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Lorsqu'il pointera ses [popupdefinition id=1009]miroirs[/popupdefinition] vers la vo&ucirc;te c&eacute;leste, l'E-ELT aura une vision d&eacute;gag&eacute;e sur de nombreuses r&eacute;gions du ciel austral comme la [popupdefinition id=3729]Voie lact&eacute;e[/popupdefinition] et le [popupdefinition id=4329]Grand Nuage de Magellan[/popupdefinition], que les [popupmetier id=7]astronomes[/popupmetier] amateurs auront reconnus sur cette image (partie sup&eacute;rieure).&copy; Eso

Le ciel au-dessus de l'E-ELT

Le Grand Nuage de Magellan est une galaxie naine située à environ 170.000 années lumière de la Terre, et qui semble en orbite autour de la Voie Lactée. Cette galaxie compte plus de 30 milliards d'étoi...

Grand Nuage de Magellan

Chargé d’étudier l’origine et l’évolution de l’univers, ainsi que des objets et des phénomènes qui le constituent, l’astronome peut se spécialiser dans différentes branches de son métier : la mécaniqu...

Astronome

La Voie lactée est le nom de notre galaxie. Foyer du Système solaire, elle est de type spiral, s’étend sur environ 100.000 années-lumière et contient 100 à 400 milliards d’étoiles. À cela il faut ajou...

Voie lactée

Surface optique réfléchissante utilisée dans les réflecteurs (télescope). On distingue le miroir principal qui réfléchit les rayons lumineux vers un miroir secondaire qui renvoie l'image vers l'oculai...

3579_le-ciel-au-dessus-de-l-e-elt

Vue conceptuelle du [popupdefinition id=1009]miroir[/popupdefinition] Tip tilt M5 (3,028 x 2,438 x 0,3 m&egrave;tres). Avec une [popupdefinition id=15213]masse[/popupdefinition] de 336 [popupdefinition id=354]kg[/popupdefinition], ce miroir pourrait &ecirc;tre construit en [popupdefinition id=16745]carbure de silicium[/popupdefinition].&copy; Eso

Le miroir M5 de l'E-ELT

Le kilogramme est l’unité légale de masse, son unité SI – comprenez, celle du Système international d’unités. Son symbole : kg.La définition du kilogramme la plus récente est celle proposée par la 26e Conférence générale des poids et mesures. Elle repose sur la constante de Planck (h) dont la valeur est universelle et immuable.Les physiciens ont choisi cette constante comme base de la définition du kilogramme, car elle s’exprime en kg.m2.s-1. Or le mètre et la seconde sont précisément définis. Connaissant la valeur de la constante de Planck, h = 6,62607015 x 10-34 Js ou kg.m2.s-1, il devient donc possible de définir aussi précisément le kilogramme. À l’aide d’une balance de Kibble — appelée aussi balance du watt —, par exemple, qui permet de faire le lien entre la masse d’un objet et des propriétés électriques qui font intervenir la constante de Planck.Ici, une balance de Kibble, encore appelée balance du watt. Un instrument qui permet de mesurer de manière très précise la masse d’un objet. © Richard Steiner, Wikipedia, CC by-SA 3.0Une ancienne définition pas assez préciseRappelons que jusqu’en mai 2019, le kilogramme correspondait à la masse du prototype international en platine iridié de 1889 déposé au pavillon des Poids et Mesures (à Sèvres, Hauts-de-Seine), sous le contrôle du Bureau international des poids et mesures (BIPM), dont le représentant français est le LNE (Laboratoire national d’essai et de métrologie). D’autres prototypes, nationaux, existent dans le monde. L’étalon international détenu en France porte le numéro 35.Après la mesure effectuée en 1889, deux autres ont été effectuées pour comparer le prototype international à des prototypes nationaux d’autres pays et à des témoins, en 1946 et en 1989. Ces mesures ont mis en évidence une modification de la masse d’environ 30 microgrammes, avec une dispersion des résultats de la mesure de l’ordre de 100 microgrammes.Considérant que la précision de l’ordre de 5x10-8 de la définition du kilogramme était mauvaise, les chercheurs ont choisi de proposer une nouvelle définition, indépendante de tout objet physique.

Kilogramme

On qualifie de carbure, les composés chimiques incluant le carbone ainsi qu’un autre élément chimique, autre que l’oxygène. Comme son nom l’indique bien, le carbure de silicium est constitué d’un arrangement régulier de tétraèdres de silicium et de carbone. Sa formule chimique est SiC. Il aurait été découvert par hasard dans les années 1820, à l’occasion d’essais de synthèse à haute température du diamant.
À l’état naturel, on ne rencontre le carbure de silicium (presque) que dans quelques météorites. Ses propriétés en font un composé recherché. Il est synthétisé à haute température, au-dessus de 2.500 °C, par réaction entre du carbone et du silicium. Il peut aussi s’obtenir par décomposition de méthylchlorosilane.
Le carbure de silicium sert à la fabrication d’abrasifs. © brszttila, Fotolia
Propriétés et usages du carbure de silicium
La dureté élevée du carbure de silicium en fait un matériau idéal pour l’abrasion ou la composition de meules, pour le ponçage ou l’affutage des outils coupants.
Le carbure de silicium est par ailleurs un bon conducteur thermique et électrique. Sous forme de céramique, fritté à haute température, il sert à fabriquer des garnissages de fours d’incinération ou des éléments chauffants de fours industriels. En électronique, ce matériau est employé comme un semi-conducteur à large bande. En revanche, associé à l’aluminium, il devient isolant électrique.
Le carbure de silicium, grâce à un indice de réfraction de la lumière plus élevé sur celui du diamant ou que celui de l’oxyde de zirconium sert également à produire d’éclatantes pierres pour la joaillerie. On parle alors de moissanites, du nom du chimiste Henri Moissan, le découvreur du carbure de silicium naturel.

Carbure de silicium

La masse est une propriété physique fondamentale d’un corps. Elle rend compte, dans une bonne approximation, de la quantité de matière contenue dans ce corps indépendamment de l’endroit où il se trouve.L'unité de la masse : le kilogrammeLa masse se représente par le symbole m et, dans le Système international, son unité est le kilogramme (kg).Il existe en réalité, deux types de masse :la masse d’inertie qui indique la résistance qu’un corps oppose à une modification de son mouvement sous l’action d’une force ;la masse gravitationnelle, relative à la gravitation à laquelle le corps est soumis.Dans les faits, ces deux grandeurs sont équivalentes. L’expérience a montré en effet qu’elles étaient égales à 10-12 près.Entre 1889 et 2019, le kilogramme était défini comme la masse de l’étalon mille grammes en Platine-Iridium, ici en image de synthèse. Mais des questions de précision et de stabilité de l’étalon ont poussé les scientifiques à se tourner vers la constante de Planck. © astrosystem, Adobe StockNe pas confondre masse et poidsSi, dans la vie courante, la confusion ne prête pas à conséquence, il est de bon ton pour tout apprenti physicien de bien faire la différence entre poids et masse.Le poids, également appelé « masse gravitationnelle », exprime la force de gravitation qu’un corps exerce sur un autre. Ainsi le poids varie selon l’endroit dans lequel on place le corps en question. Sur la Lune, un corps présentera un poids six fois moindre que sur la Terre. L’unité de poids est le Newton (N).Masse et poids sont liés par la relation suivante :poids = masse x goù g représente l’accélération de la pesanteur en un lieu donné

Masse

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European Extremely Large Telescope

E-ELT : suivez la construction d'un des plus grands télescopes au monde

Astronomie

E-ELT

Télescope géant

Cerro Armazones

Télécoms

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Les liants utilisés en maçonnerie diffèrent de ceux entrant dans la composition des peintures et vernis. En construction, on utilise deux grandes familles de liants : aériens ou hydrauliques. Les liants des peintures et vernis sont constitués de macromolécules (polymères) d’origine naturelle ou synthétique.Les liants de maçonneriePoudreux ou pâteux, ils se distinguent par leur mode de durcissement ou de prise. Les liants aériens sont essentiellement de la chaux calcique (CL) ou dolomitique (DL). À base de roches calcaires, ils sont hydratés (éteints) après cuisson à une température avoisinant 900 °C. Ils durcissent lentement, au contact de l’air uniquement.Un mortier de chaux aérienne et de sable, pour le jointoiement ou l’enduisage, durcit toujours de l’extérieur vers l’intérieur. © BCB TradicaOn distingue plusieurs types de liants hydrauliques. Le ciment et le plâtre durcissent (se pétrifient) en réaction avec l’eau servant à homogénéiser le mélange. Selon leur composition, la prise est rapide, demi-lente ou lente. La chaux hydraulique naturelle (NHL) présente la particularité de durcir au contact de l’eau d’abord, puis de l’air.Bloc "Le saviez-vous ?"Les liants pour peintures et produits assimilésAssurant la fixation au support, le liant permet à la peinture ou au vernis de durcir par évaporation de son solvant ou par polymérisation. Les liants d’origine naturelle proviennent du règne animal (caséine, œuf, colle de peau…), minéral (argile, chaux…) ou végétal (argile, fécule de pomme de terre, gomme arabique, huile de carthame…). Les liants synthétiques sont des résines dérivées du caoutchouc, de la cellulose, des résines plastiques diluables à l’eau (acryliques, alkydes, uréthanes, vinyliques…) ou au white-spirit (glycérophtaliques, polyesters…). Une peinture ou vernis peut combiner plusieurs liants afin d’améliorer certaines caractéristiques : tendu ou durcissement du feuil, par exemple.Patine murale d’aspect soyeux associant une sous-couche acrylique blanche et une finition sablée métallisé, chacune en phase aqueuse. Un temps de séchage de huit heures est nécessaire entre les deux applications. © Maison Déco

Liant

On qualifie de rayonnement infrarouge (IR), un rayonnement électromagnétique de même nature que la lumière visible. Toutefois ses longueurs d’onde sont trop grandes pour être perceptibles par l’œil humain. Comprises entre 700 nm et 1 mm, elles sont supérieures à celles de la lumière visible et inférieures à celles du domaine submillimétrique (micro-ondes).L’existence d’un rayonnement infrarouge a été mise en évidence en 1800 par William Herschel, un astronome anglais. Faisant voyager un thermomètre dans le spectre lumineux obtenu par un prisme de verre, il découvrit du côté du rouge, au-delà de la limite de la lumière visible, une chaleur marquée. Lorsque les rayons infrarouges frappent par exemple la peau, atomes et molécules se mettent en mouvement. Il y a libération d’énergie. Une énergie que nous ressentons comme de la chaleur.La thermographie infrarouge permet de visualiser la température des objets et dans le cas présent, les déperditions de chaleur d’une maison. © smuki, FotoliaSources et caractéristiques du rayonnement infrarougeAinsi, tous les corps chauds — c’est-à-dire tous les corps dont la température excède le 0 K — émettent un rayonnement IR. Il faut y inclure les êtres humains et les animaux qui nous entourent, mais aussi les ampoules à incandescence et même les LED. Parmi les sources d’infrarouges les plus communes, on peut aussi citer les télécommandes. Le rayonnement infrarouge est également utilisé pour contrôler l’authenticité des billets de banque. Certaines technologies comme les lasers — employés pour graver, souder, découper ou même mesurer des distances — peuvent émettre un rayonnement IR intense qui devient dangereux pour nos yeux ou notre peau. Les infrarouges en effet peuvent brûler. Contrairement aux ultraviolets, ils ne sont pas cancérogènes.Notez enfin que le spectre du rayonnement infrarouge peut être divisé en trois grandes bandes dont les limites de découpages peuvent varier qu’il soit question d’optique, de photobiologie ou d’astronomie. Les astronomes, par exemple, découpent ainsi le spectre :
Infrarouge proche, de 700 à 1.000 jusqu’à environ 2.500 nm ;
Infrarouge moyen, de 2.500 jusqu’à 25.000 à 40.000 nm ;
Et celle de l’infrarouge lointain, de 25.000 à 40.000 nm jusqu’à 0,2 à 0,35 mm.