Les grands dômes du télescope de l'observatoire McDonald. En haut à gauche, le dôme du télescope Hobby-Eberly se trouve au sommet du mont Fowlkes. Au premier plan, le dôme du télescope Otto Struve se trouve à gauche et le télescope Harlan J. Smith à droite, au sommet du mont Locke.
(Image: © Observatoire McDonald)
L'observatoire McDonald est un site astronomique basé au Texas qui a apporté d'importantes contributions à la recherche et à l'éducation depuis plus de 80 ans.
Administré par l'Université du Texas à Austin, l'observatoire McDonald possède plusieurs télescopes perchés à une altitude de 6791 pieds (2070 mètres) au-dessus du niveau de la mer sur le mont Locke et le mont Fowlkes, une partie des montagnes Davis dans l'ouest du Texas, à environ 450 milles (724 kilomètres) à l'ouest d'Austin. McDonald "jouit du ciel nocturne le plus sombre de tout observatoire professionnel du continent américain", selon un communiqué de presse délivré pour le 80e anniversaire de l'observatoire.
McDonald abrite le télescope Hobby-Eberly, l'un des plus grands télescopes optiques au monde, avec un miroir de 36 pieds de large (11 mètres).
Un centre d'accueil propose des visites diurnes des terrains et des grands télescopes, l'observation solaire de jour, un programme crépusculaire dans un amphithéâtre extérieur et des soirées d'étoiles nocturnes avec observation de télescope.
L'observatoire est également connu pour son programme quotidien StarDate, qui fonctionne sur plus de 300 stations de radio à travers le pays.
Le don d'un observatoire
Les régents de l'Université du Texas ont été surpris lorsqu'ils ont ouvert le testament de William Johnson McDonald, un banquier de Paris, Texas, décédé en 1926. Il avait laissé l'essentiel de sa fortune à l'université dans le but de construire un observatoire astronomique . Après la procédure judiciaire, environ 850 000 $ (l'équivalent de 11 millions de dollars aujourd'hui) étaient disponibles, selon la Texas State Historical Association.
"McDonald aurait pensé qu'un observatoire améliorerait les prévisions météorologiques et aiderait donc les agriculteurs à planifier leur travail", a déclaré l'association.
Mais il y avait deux défis majeurs à surmonter avant que le souhait de McDonald puisse devenir réalité. Tout d'abord, l'argent était suffisant pour construire un observatoire mais pas assez pour le faire fonctionner, de sorte que l'université devrait acquérir plus de fonds. Deuxièmement, à cette époque, l'Université du Texas n'avait pas d'astronomes dans sa faculté, elle devait donc recruter une équipe d'experts spatiaux.
Heureusement, l'Université de Chicago avait des astronomes qui cherchaient un autre télescope à utiliser en plus du télescope réfringent de leur université à l'Observatoire de Yerkes. Ainsi, les présidents des deux universités ont conclu un accord: l'Université du Texas construirait le nouvel observatoire et l'Université de Chicago fournirait des experts pour le faire fonctionner.
Télescopes à l'observatoire McDonald
Le premier grand télescope de McDonald - appelé plus tard le télescope Otto Struve d'après le premier directeur de l'observatoire - a été achevé en 1939 et est toujours utilisé aujourd'hui. Son miroir principal mesure 82 pouces (2,08 mètres) de diamètre. L'un des principaux objectifs du télescope Struve était d'analyser les couleurs exactes de la lumière provenant des étoiles et d'autres corps célestes, afin de déterminer leur composition chimique, leur température et d'autres propriétés. Pour ce faire, le télescope a été conçu pour envoyer de la lumière à travers une série de miroirs dans un spectrographe - un instrument qui sépare la lumière dans ses couleurs composantes - dans une autre pièce. Cela nécessitait que le télescope soit monté sur un agencement étrange d'axes et de contrepoids, conçu et construit par la société Warner & Swasey. "Avec son support en acier lourd et son cadre noir semi-ouvert, le Struve n'est pas seulement un instrument scientifique, mais c'est une œuvre d'art", Le site Web de l'Observatoire dit.
Le télescope Struve a aidé les astronomes à rassembler les premières preuves d'une atmosphère sur la lune de Saturne Titan. Gerard Kuiper, assisté de Struve lui-même, a trouvé les indices en examinant les plus grosses lunes de notre système solaire en 1944. Kuiper a publié son étude spectroscopique dans le Journal astrophysique.
En 1956, un télescope réfléchissant avec un miroir de 36 pouces (0,9 m) a été ajouté au site McDonald à la demande de l'Université de Chicago. Installé dans un dôme fait de roches extraites localement et de restes de métal du dôme du télescope Struve, cet instrument a été conçu principalement pour mesurer les changements dans la luminosité des étoiles. Il est désormais obsolète pour la recherche professionnelle, mais il est régulièrement utilisé pour des soirées spéciales d'observation publique.
Le télescope Harlan J. Smith, avec un miroir principal de 107 pouces (2,7 m) de diamètre, a été construit par la NASA pour examiner d'autres planètes en vue de missions spatiales. Il s'agissait du troisième plus grand télescope au monde lorsqu'il a vu le jour en 1968.
De 1969 à 1985, le télescope Smith a également été utilisé pour diriger la lumière laser sur des miroirs réfléchissants spéciaux laissés sur la lune par les astronautes d'Apollo. La mesure du temps nécessaire au retour de la lumière réfléchie sur Terre permet aux astronomes de mesurer la distance de la lune avec une précision de 1,2 pouces (3 centimètres). Ces mesures, à leur tour, contribuent à notre compréhension du taux de rotation de la Terre, de la composition de la lune, des changements à long terme dans l'orbite de la lune et du comportement de la gravité elle-même, y compris les petits effets prévus par la théorie générale de la relativité d'Albert Einstein.
Lors de la construction du télescope Smith, un trou circulaire a été découpé au centre de son miroir de quartz principal pour permettre à la lumière de passer aux instruments à l'arrière du télescope. Le disque de quartz découpé a été transformé en un nouveau miroir de 30 pouces (0,8 m) de diamètre pour un autre télescope. Cet instrument, construit à proximité en 1970 et connu simplement sous le nom de télescope de 0,8 mètre, a l'avantage d'un champ de vision inhabituellement large.
Le plus grand télescope de McDonald's
Aujourd'hui, le géant de McDonald est le télescope Hobby-Eberly (HET), sur le mont Fowlkes voisin, à près d'un mile (1,3 km) du groupe de dômes originaux du mont Locke. Le HET est un projet conjoint de l'Université du Texas à Austin, Pennsylvania State University, et de deux universités allemandes: Ludwig-Maximilians-Universität München et Georg-August-Universität Göttingen.
Dédié en 1997, le HET fait un contraste technologique saisissant avec l'instrument Struve classique. Le miroir principal de HET n'est pas un morceau de verre ou de quartz, mais un ensemble de 91 segments hexagonaux à commande individuelle formant une zone réfléchissante en nid d'abeille de 36 pieds (11 m) de large. Une tour en forme de champignon à côté du dôme principal contient des lasers qui visent les segments de miroir pour tester et ajuster leur alignement.
Une autre caractéristique remarquable du HET est que le télescope peut pivoter pour pointer vers n'importe quelle direction de la boussole, mais il ne peut pas s'incliner vers le haut ou vers le bas pour pointer à différentes hauteurs dans le ciel. Au lieu de cela, le miroir principal est soutenu à un angle fixe pointant à 55 degrés au-dessus de l'horizon. Un support de suivi contrôlé avec précision déplace les instruments de collecte de lumière à divers endroits au-dessus du miroir principal, ce qui a pour effet de viser des parties légèrement différentes du ciel. Cette conception unique et simplifiée a permis de construire le HET pour une fraction du coût d'un télescope conventionnel de sa taille, tout en permettant d'accéder à 70% du ciel visible de son emplacement.
Le HET a été conçu principalement pour la spectroscopie, qui est une méthode clé dans les domaines de recherche actuels tels que la mesure des mouvements d'objets spatiaux, la détermination des distances aux galaxies et la découverte de l'histoire de l'univers depuis le Big Bang.
Planètes habitables et énergie sombre
En 2017, le HET a été dédicacé après une mise à niveau de 40 millions de dollars. Le système de suivi a été remplacé par une nouvelle unité qui utilise davantage le miroir principal et a un champ de vision plus large. Et, de nouveaux instruments de détection ont été créés.
L'un des nouveaux instruments est l'Habitable Zone Planet Finder (HPF), construit en collaboration avec le National Institute of Standards and Technology. Le HPF est optimisé pour étudier la lumière infrarouge des étoiles naines rouges fraîches à proximité, selon un annonce de l'observatoire. Ces étoiles ont une longue durée de vie et pourraient fournir une énergie stable aux planètes en orbite autour d'elles. Le HPF permet des mesures précises de la vitesse radiale d'une étoile, mesurée par le changement subtil de la couleur des spectres de l'étoile lorsqu'elle est tirée par une planète en orbite, ce qui est une information essentielle dans la découverte et la confirmation de nouvelles planètes.
L'expérience de l'énergie sombre du télescope Hobby-Eberly (HETDEX) fait avancer une autre frontière. Présenté comme la première grande expérience à la recherche de la force mystérieuse poussant l'expansion de l'univers, le HETDEX "nous dira ce qui représente près des trois quarts de toute la matière et l'énergie dans l'univers. Il nous dira si les lois de la gravité sont correctes, et révélera de nouveaux détails sur le Big Bang dans lequel l'univers est né, "le HETDEX site web du projet dit.
Un élément clé de la technologie pour la recherche dans l'énergie sombre est les spectrographes à unité réplicable à champ intégral visible, ou VIRUS, un ensemble de 156 spectrographes montés à côté du télescope et recevant la lumière via 35000 fibres optiques provenant du télescope. Avec cet ensemble d'instruments identiques partageant le télescope, le HET peut observer plusieurs centaines de galaxies à la fois, mesurant comment leur lumière est affectée par leurs propres mouvements et l'expansion de l'univers.
Le HETDEX passera environ trois ans à observer au moins 1 million de galaxies pour produire une grande carte montrant le taux d'expansion de l'univers au cours de différentes périodes. Tout changement dans la vitesse de croissance de l'univers pourrait entraîner des différences d'énergie sombre.
Garder le ciel sombre
En 2019, l'Observatoire McDonald a reçu une subvention de l'Apache Corp., une société d'exploration et de production pétrolière et gazière, pour sensibiliser à la valeur du ciel noir en tant que ressource naturelle et en tant qu'aide à la recherche astronomique. Le don financera des programmes éducatifs, des activités de sensibilisation et une nouvelle exposition au centre des visiteurs de l'observatoire. Selon les observations de l’observatoire annonce, Apache a servi de modèle à d'autres entreprises de l'ouest du Texas en ajustant et en protégeant les lumières de ses sites de forage et des installations connexes.
Ressources additionnelles:
- Regarde ça introduction vidéo à l'observatoire McDonald.
- Suivez toutes les dernières nouvelles et photos de l'Observatoire McDonald sur l'organisation la page Facebook.
- En savoir plus sur l'Observatoire Programme radio StarDate.
Cet article a été mis à jour le 15 novembre 2019 par le contributeur de Space.com, Steve Fentress.
