Visite de l’observatoire Palomar, siège du télescope Hale
L’emblématique observatoire Palomar, dans le sud de la Californie, accueille les astronomes sur son perchoir depuis près de 80 ans.
Son énorme télescope Hale de 200 pouces (5,08 mètres) a doublé la taille connue de l’univers, caractérisé son expansion et sondé le bord du système solaire, révélant une cache jusque-là inconnue de planètes naines qui a provoqué la rétrogradation de Pluton. Le tout premier instrument utilisé à l’observatoire a créé une large carte du ciel que le télescope spatial Hubble utilise aujourd’hui.
Par une belle journée de juin, j’ai voyagé avec plusieurs astronomes et d’autres membres de la presse jusqu’à l’observatoire, qui est géré par le California Institute of Technology (Caltech). Andrew Boden, directeur adjoint des observatoires optiques de Caltech, et Steven Flanders, coordinateur de la sensibilisation et de l’événement Palomar, étaient tous deux sur place pour nous emmener dans les coulisses de l’installation historique.
Notre voyage a commencé par un trajet sans incident jusqu’à la périphérie du comté de San Diego. Palomar est situé à environ 2 heures de route au nord-est de San Diego, où nous venions de terminer la réunion d’été de l’American Astronomical Society, ou à environ 2 heures au sud-est de Los Angeles. La campagne était assez plate et désertique jusqu’à ce que nous atteignions les montagnes et que nous nous retrouvions soudainement à grimper.
L’observatoire de Palomar se trouve au bout d’une route de montagne longue et sinueuse. Nous avons passé près d’une demi-heure à serpenter à travers des broussailles ébouriffées alors que je regardais par la fenêtre dans l’espoir d’apercevoir l’observatoire avant l’arrivée du groupe. Nous avons passé des panneaux d’avertissement liés aux éboulements, ainsi qu’un avertissement particulièrement strict : « Il est illégal de lancer des boules de neige sur les véhicules ou leurs occupants ». Mes oreilles ont commencé à sauter à environ 4 000 pieds (environ 1 200 mètres) d’altitude. Quand nous y étions presque, d’autres passagers ont annoncé avec enthousiasme qu’ils pouvaient voir le dôme, mais il est resté invisible depuis la banquette arrière où j’habitais.
Lorsque nous nous sommes arrêtés, la route s’est séparée. Le côté gauche offrait un parking aux visiteurs, pour les personnes souhaitant se promener sur le terrain, se rendre au centre des visiteurs ou apercevoir l’instrument depuis la galerie des visiteurs, un couloir vitré qui permet au public d’apercevoir l’intérieur de l’observatoire sans perturber les recherches en cours. Comme indiqué, nous avons plutôt tiré vers la droite, réservée au stationnement autorisé uniquement. L’observatoire est ouvert au public tous les jours sauf les 24 et 25 décembre et en cas d’urgence météorologique. Un panneau d’élévation nous a informés que nous étions assis à 5 550 pieds (environ 1 700 m).
Le magnifique dôme blanc brillait alors que nous nous garions et étirions nos jambes. Flanders a attendu devant l’entrée et nous a tous accueillis. L’entrée à taille humaine était entourée par le contour d’une grande porte de chargement. Un panneau nous a informés que même si le dôme historique n’était pas accessible aux personnes handicapées, le centre des visiteurs offrait la possibilité aux personnes de toutes capacités de regarder à l’intérieur de l’observatoire en état de marche.
Après avoir plissé les yeux en plein soleil, l’intérieur sombre m’a apporté un soulagement bienvenu. Le sous-sol de l’observatoire avait la teinte orange familière à tous ceux qui ont visité un observatoire : les lumières orange permettent à une personne de voir son environnement, mais elles sont suffisamment faibles pour ne pas perturber votre vision nocturne. Des lumières orange brillaient même là où nous nous tenions au sous-sol, loin du télescope. Des dessins encadrés de l’observatoire et de ses instruments étaient accrochés aux murs alors que j’errais dans les couloirs à la recherche de toilettes.
Mon auto-visite terminée, j’ai rejoint le groupe après que Boden soit descendu pour nous accueillir alors que nous nous rassemblions devant la porte d’entrée massive de l’observatoire. Les poutres épaisses et les murs nus me rappelaient une usine ou un atelier de ferronnerie, avec l’odeur de moisi rappelant le sous-sol de ma grand-mère.
Les faisceaux massifs au-dessus de nous soutenaient le télescope Hale de 200 pouces, qui pèse 530 tonnes, dit Flanders. Les supports en acier s’enfoncent de 22 pieds (6,7 m) dans le substratum rocheux et se tiennent séparés du bâtiment lui-même pour minimiser les vibrations subies par l’instrument.
L’astronome George Ellery Hale a construit quatre fois le plus grand télescope du monde, chaque nouvel instrument l’emportant sur le dernier. Palomar était son couronnement. Son règne en tant que plus grand télescope du monde a duré plus de 40 ans, jusqu’à ce que le télescope Keck sur le Mauna Kea à Hawaï remporte le titre en 1992.
Le télescope Hale a rapidement commencé à balayer les cieux après son inauguration en 1948, mais le travail de construction de l’instrument a commencé plus d’une décennie plus tôt. En plus de l’arrêt créé par la Seconde Guerre mondiale, la création de ce qui était alors le plus grand télescope du monde a apporté ses propres défis particuliers.
Les premières étapes vers la construction de l’instrument ont été prises en 1935, lorsque le dôme a été construit, tandis que le miroir massif a commencé la construction en 1936. La construction du télescope a été rapidement achevée et des engrenages supplémentaires ont été stockés dans l’observatoire, maintenant accroché au mur du sous-sol. où ils pourraient être utilisés pour de futures réparations.
« Bien sûr, ils n’en ont jamais eu besoin », dit Flanders. Le télescope repose toujours sur les engrenages installés avec lui il y a 67 ans.
Sur le côté droit de la porte se trouve un grand cylindre métallique, une chambre à vide pour nettoyer les petits miroirs. Debout sur le côté, le miroir est glissé dans la chambre, qui se ferme et scelle l’air. Le plasma d’aluminium circule à l’intérieur de la chambre, recouvrant le miroir pour le garder réfléchissant.
« Bien sûr, nous ne pouvons pas le garder à l’extérieur », dit Flanders, « parce que la nature a horreur du vide ».
Il s’arrête pour nous laisser gémir à la mauvaise blague.
À gauche de la porte, un ensemble d’escaliers métalliques m’appelait. Nous montons les marches vers le deuxième étage, où nous attend le télescope historique Hale.
Télescope Hale – Réflecteur 200 pouces de l’observatoire Palomar
Le télescope Hale est assis en silence, un cheval de bataille géant pointé vers les cieux. Le dôme au-dessus est fermé, mais l’instrument semble soucieux d’observer. D’un gris métallique froid, le géant pointe vers le ciel au-dessus, tandis qu’une multitude d’électronique remplaçant l’oculaire d’origine pendent du dessous de l’instrument pour le rendre plus efficace.
Les ingénieurs ont terminé le corps du télescope assez rapidement, bien qu’ils aient fait un certain nombre d’innovations avec la conception, nous dit Flanders. Sachant que le poids du télescope le rendrait difficile à déplacer, ils ont conçu un système de quatre paliers à huile, avec des coussinets d’huile sur les bords extérieurs. Lorsque les astronomes commencent à observer, une séquence de pompes à huile au niveau de la mezzanine pompe 750 livres. par pouce carré d’huile sur les tampons d’huile, élevant le télescope de 8/1 000 de pouce, dit Flanders.
« Le télescope flotte sur ce film de pétrole pratiquement sans frottement pour l’observation de la nuit », explique Flanders.
L’instrument a également une étrange poutre en forme de fer à cheval qui aide le télescope à se déplacer dans le ciel. Cela aide à répartir le poids de l’instrument. Les côtés de la ferme ont été déterminés avec précision afin qu’ils se déforment avec le télescope lorsque son poids se déplace, les deux extrémités se déformant exactement de la même manière.
Alors que l’instrument a été construit rapidement, le miroir s’est avéré plus difficile. Pour minimiser la quantité de flexion causée par les changements de température, le miroir devait initialement être construit à partir de quartz. Cependant, la quantité de quartz nécessaire s’est avérée trop difficile à obtenir. Hale a ensuite approché Corning Glass Works à New York pour produire le matériau en Pyrex.
Le 25 mars 1934, 20 tonnes de verre en fusion se déversent dans le moule, provoquant un nouveau problème. La brique réfractaire, une brique de maçonnerie, avait été fixée au fond du four pour créer des vides. Ces trous créeraient des espaces permettant à l’air de circuler à travers le Pyrex, permettant à la température du miroir de s’équilibrer plus rapidement qu’il ne le ferait en tant que disque solide. Les vides ont également réduit le poids du miroir de 40 tonnes à 20 tonnes. Mais le verre fondu était si chaud qu’il a fait fondre les boulons retenant les briques réfractaires en place. Le métal fondu s’est mélangé au verre, ruinant la première tentative.
Un deuxième disque a été coulé en décembre de cette année-là, se refroidissant progressivement sur une période de 10 mois. Puis, en 1936, l’ébauche de miroir a commencé son voyage de deux semaines en train de New York à la Californie. Des milliers de personnes à travers le pays se sont alignées sur les voies pour regarder passer l’énorme miroir.
Bien que le miroir ait été coulé, il n’était pas encore tout à fait prêt pour le télescope. Il devait être broyé dans la forme appropriée, un processus qui a eu lieu à Caltech. Le meulage a encore réduit le miroir de 20 tonnes à 14,5 tonnes. Avant que le miroir ne puisse être achevé, la Seconde Guerre mondiale a commencé et les défis l’ont gardé dans l’atelier pendant près d’une douzaine d’années. Pendant qu’ils attendaient le miroir en verre, les ingénieurs ont construit un « miroir » en béton pour remplacer celui en verre sur l’instrument, en termes de taille et de poids, pour s’assurer que l’énorme base du télescope fonctionnait correctement pendant qu’elle manœuvrait ce qui était à l’époque. le plus grand miroir du monde. Le disque de béton est jeté à l’extérieur, près du parking.
Mais quand le miroir est finalement arrivé à Palomar, ce n’était toujours pas parfait.
« Ce qu’ils ont fini par faire, c’est aller dans un magasin de sport ici au lac Henshaw et acheter quatre écailles de poisson pour ajouter un peu plus de traction sur le dos du miroir », explique Flanders.
Ce sont des écailles de poisson comme dans, les écailles utilisées pour peser le poisson, pas les écailles sur le poisson lui-même.
Même avec l’aide de la balance, cependant, les bords du miroir ne se sont pas affaissés comme prévu. Pour aider à résoudre ce problème, les astronomes ont utilisé un écran argenté géant qui ressemble beaucoup à une passoire pliable, avec 400 trous placés avec précision (plus un pour indiquer le nord).
Assis sur le sol de l’observatoire aujourd’hui, l’étrange objet est étiqueté comme l’écran Hartmann. Nommé d’après l’astronome allemand qui l’a inventé, il s’agissait en quelque sorte d’une ébauche du miroir, car il décrivait la forme précise que le miroir devrait prendre (y compris l’affaissement attendu) une fois installé dans le télescope. Les astronomes ont placé le miroir, toujours dépourvu de sa surface réfléchissante, sur le télescope, avec l’écran Hartmann en haut, puis ont photographié une étoile brillante. Initialement, les trous sur l’écran ne s’alignaient pas avec le miroir massif ci-dessous. Pendant 18 mois, l’équipe de l’observatoire prenait une photo, travaillait un peu sur la position du miroir, puis attendait qu’il refroidisse pour recommencer tout le processus.
« « Chaque fois qu’ils touchaient le miroir, ils devaient attendre que cette partie du miroir se refroidisse », explique Flanders. Selon les estimations, au cours de ces plusieurs mois, les ingénieurs ont touché le miroir pendant un total d’environ 19 heures seulement. Le reste du temps, ils attendaient de le laisser refroidir par le frottement.
Le deuxième étage de l’observatoire contient également un conteneur cylindrique massif, plus grand que la chambre à vide en bas mais avec le même objectif. Environ tous les deux ans, une série d’engrenages soulève l’énorme miroir et le déplace dans la chambre à vide à l’étage. Le miroir est nettoyé avec un bain d’acide pour enlever la couche d’aluminium précédente, puis une nouvelle couche est ajoutée.
Pendant que nous écoutons notre visite, les gens entrent et sortent de la galerie des visiteurs. L’observatoire lui-même n’est pas ouvert au public. Au lieu de cela, les visiteurs passent par une cabine où ils peuvent observer l’énorme télescope à travers une vitre. Je me sens chanceux d’avoir un regard beaucoup plus approfondi.
Nous montons une autre série d’escaliers métalliques jusqu’au niveau de la mezzanine, où nous nous tenons au-dessus de l’électronique pour observer l’instrument. Ici, nous pouvons voir plus clairement comment le télescope se déplacerait (bien qu’il reste silencieux pendant que nous y sommes).
Déplacer le télescope dans tout le ciel prend quelques minutes. En mode suivi, le télescope de 530 tonnes était à l’origine déplacé par un moteur de 1/12 chevaux, dit Flanders, un moteur aussi puissant que celui trouvé sur une machine à coudre Singer. Finalement, le moteur a été remplacé, mais pas parce qu’il s’est usé; les scientifiques voulaient un moteur qui pourrait fournir un contrôle plus fin que l’original autorisé. 
Notre dernier arrêt est le bureau très éclairé, où se trouvent les anciens et les nouveaux panneaux d’ordinateur. Ceux-ci permettent aux astronomes extérieurs d’utiliser l’observatoire. Le télescope Hale peut être utilisé par les astronomes du monde entier ; alors qu’ils peuvent observer de chez eux, ils ne peuvent pas contrôler l’instrument. Au lieu de cela, ils communiquent avec les astronomes de Palomar, qui déplacent ensuite le télescope.
« Nous ne prenons pas en charge le fonctionnement à distance, mais nous prenons en charge l’observation à distance », déclare Boden. « Nous ne laissons pas les gens conduire. »
L’écran Hartmann en acier a permis de s’assurer que la version finale du miroir était parfaitement alignée.
Inspirante
Une fois de plus, nous entrons dans la lumière du soleil, plissant les yeux alors que nos yeux s’adaptent aux faibles lumières de l’observatoire. Nous défilons la courte promenade jusqu’au centre des visiteurs. Ici, un écran donne un aperçu du télescope Hale pour les personnes qui ne peuvent pas accéder au bâtiment lui-même. Un film accéléré du processus sous vide est également fourni. Un modèle du télescope et du miroir Pyrex est exposé, ainsi que des coupures de journaux sur la construction de l’installation et une carte du voyage du miroir à travers le pays. (Sans surprise, il a évité les régions les plus montagneuses de l’Ouest, empruntant une route plus au sud.)
Le premier instrument majeur de Palomar est également exposé, le télescope Schmidt de 18 pouces (46 centimètres) . Seul instrument de l’observatoire pendant plus d’une décennie, le télescope Schmidt a commencé sa carrière en 1936. Avec l’arrivée du télescope Hale, le Schmidt a commencé à acquérir des cibles pour le plus grand instrument, ainsi qu’à rechercher des corps mineurs dans le système solaire. . Au cours de sa vie, il a découvert une variété de comètes et d’astéroïdes.
Le centre des visiteurs est fermé à notre arrivée et nous sommes accueillis par plusieurs scientifiques travaillant avec Caltech. Ils discutent de leurs recherches avec nous et décrivent comment ils utilisent les télescopes de Palomar pour sonder les profondeurs de l’espace aujourd’hui.
Enfin, il est temps de rentrer à la maison. Nous prenons quelques dernières photos et descendons la montagne dans une contemplation silencieuse.
L’observatoire de Palomar est un lieu d’importance historique pour les astronomes. Selon le site Web de l’observatoire , des astronomes comme Edwin Hubble et Allan Sandage ont utilisé les instruments de Palomar pour accroître la connaissance mondiale de l’univers. Fritz Zwicky a découvert 120 supernovas avec le télescope Schmidt de Palomar, détenant jusqu’en 2009 le record du plus grand nombre trouvé par une seule personne. À l’aide du télescope Hale , Sandage a déterminé que l’univers était essentiellement le même dans toutes les directions, une prémisse de base pour la cosmologie moderne (et qui a été récemment confirmée avec de nouvelles données). La comète Shoemaker-Levy 9, qui s’est brisée lors de sa collision avec Jupiter en 1994, a été repérée pour la première fois à Palomar, tout comme la planète naine Eris, une découverte qui a ouvert la voie à la rétrogradation de Pluton en planète naine.
Quand nous sommes arrivés, Boden nous a dit qu’il avait été quelque peu étonné lorsqu’il avait été nommé directeur des observatoires optiques de Caltech.
« J’ai grandi à l’école primaire en lisant sur cet endroit », a-t-il déclaré. « Être dans une position d’intendance est vraiment humiliant et impressionnant, et vraiment, vraiment cool. »
En 1948, le télescope réflecteur Hale de 200 pouces (5,08 m) de l’Observatoire du Mont Palomar en Californie a été inauguré. Il s’agit du premier télescope au monde doté d’une lentille de 200 pouces, qui, après avoir été coulée, a été laissée refroidir lentement pendant 11 mois. Le disque de verre de 20 tonnes ainsi obtenu a ensuite nécessité des années de meulage et de polissage minutieux, interrompues par la Seconde Guerre mondiale. Le télescope a été officiellement nommé d’après le Dr George Ellery Hale qui a conçu, dessiné et promu ce télescope, bien qu’il soit décédé avant qu’il ne soit terminé. Le 1er février 1949, les premières études ont commencé avec les premières observations de la constellation Coma Berenices.
https://www.space.com/34289-palomar-observatory-astronomy-tour.html