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Plusieurs astronomes du Québec sont actifs au sein de la plus grande et la plus performante station astronomique du monde au sommet d’un volcan endormi, le Mauna Kea, à Hawaï. Ces scientifiques contribuent à sa renommée et à l’avancement des connaissances sur l’Univers. Notre collaborateur leur a rendu visite.
Je me pince ; c’est comme un rêve pour moi ! Me voilà à la base du Mauna Kea avec un astrophysicien québécois, Daniel Devost. S’élevant à 4205 mètres, le Mauna Kea est à la fois la plus haute montagne d’Hawaï, le domaine de divinités bienveillantes de la mythologie locale et un des meilleurs sites d’observation de la planète. Le complexe astronomique tout au sommet comprend 13 installations (télescopes et radiotélescopes), administrées par 11 pays. Une de ses installations est le télescope Canada-France-Hawaï (CFHT), un instrument de 3,6 mètres en fonction depuis 1979.
Au sommet du Mauna Kea. Photo: Shutterstock
J’embarque dans le véhicule de mon hôte, qui nous mènera jusqu’au complexe astronomique. Jusqu’au-dessus des nuages, bref ! Dans un paysage aride, nous parcourons lentement un chemin abrupt, mi-asphalté, mi-cahoteux. L’ascension n’est pas de tout repos. À 3000 mètres d’altitude, une pause d’acclimatation est nécessaire. L’oxygène se raréfie progressivement, et il me faut m’y habituer. J’ai déjà l’impression d’être au sommet du monde ; j’ai un léger vertige. La perspective de rencontrer ici cinq scientifiques originaires de ma patrie, dont bon nombre ont fait leurs premières armes à l’Observatoire du Mont-Mégantic, où j’ai moi-même été animateur de 2008 à 2019, y contribue.
Cette pause est l’occasion d’amorcer l’entretien avec Daniel Devost, car, au sommet, nous aurons à prendre de longues inspirations et à mesurer nos mouvements. « Au sommet, à 4205 mètres, le taux d’oxygène étant de 40 % moindre, ce n’est pas l’endroit idéal pour réfléchir à des problèmes théoriques complexes… Le cerveau est plus lent… » Diplômé de l’Université Laval et de l’Université Cornell, Daniel Devost a joué le rôle d’associé de recherche sur le spectrographe infrarouge installé à bord du télescope spatial Spitzer, avant de devenir astronome résident en 2007 au CFHT. Il est devenu par la suite directeur des opérations scientifiques.
Ses études actuelles portent sur la possible détérioration de la qualité du ciel en raison du réchauffement planétaire. Il a mis au point un instrument sophistiqué installé au sommet, le Mauna Kea Atmospheric Monitor (MKAM), qui calcule depuis dix ans la variation de la température dans l’atmosphère terrestre et le degré de scintillement des étoiles vu depuis la Terre. Selon le chercheur, l’augmentation des températures devrait causer une augmentation du scintillement due à la rencontre de couches d’atmosphère froides et de couches chaudes. Ce ne serait pas une bonne nouvelle pour la qualité des images en astronomie : l’image peut sembler danser dans l’oculaire à cause des couches de différentes températures entre l’instrument et le ciel observé. C’est le même phénomène sur une route dont le bitume est chauffé l’été. Mais bien que Daniel Devost ait constaté une augmentation de la température moyenne au sommet du Mauna Kea de 0,16 degré Celsius par décennie, aucune augmentation du scintillement n’a encore été détectée. « J’essaie de comprendre pourquoi », dit-il, précisant que le scintillement est également lié à l’humidité, à la vitesse des vents et à la pression.
Finie, la pause ! Nous poursuivons la route jusqu’au sommet… J’en ai le souffle coupé. Je n’avais jamais vu les nuages de l’atmosphère terrestre en dessous de moi à l’horizon ! Mais soyons clairs : les scientifiques ne travaillent pas vraiment au sommet. Nous redescendons donc vers la ville de Waimea, située à environ 1000 mètres d’altitude, pour visiter le quartier général du CFHT. Bien installée dans la salle de contrôle, où une douzaine d’écrans affichent les paramètres, Nadine Manset se réjouit : « Mon terrain de recherche est devenu mon terrain de jeu avec les instruments de ce puissant télescope, ici, à Hawaï. »
Astronome résidente depuis 1999, elle assume la responsabilité du bon fonctionnement des instruments d’observation et coordonne le groupe d’astronomie. Certains instruments ont été conçus par des scientifiques du Québec, seuls ou en partenariat avec d’autres. C’est le cas d’ESPaDOnS et de SPIRou, des spectropolarimètres auxquels ont contribué plusieurs universités françaises et l’Université de Montréal. Cependant, l’instrument SITELLE, un spectro-imageur créé par l’Université Laval a été construit dans les ateliers de la firme ABB de Québec, qui est spécialisée en appareils de hautes technologies optiques. Nadine Manset supervise également le processus d’observation effectué en mode Queued Service Observing (QSO). Il s’agit d’un service d’observation mis à la disposition des astronomes de partout dans le monde ; une équipe réalise les observations demandées et envoie les données.
En plus de ses responsabilités, elle poursuit des recherches avec Anatoly Miroshnichenko, de l’Université de la Caroline du Nord. Leur attention se porte sur les étoiles chaudes et massives et sur la présence de poussière autour. « Nous savons que cette poussière peut, si elle est assez importante, produire un disque protoplanétaire, voire des exoplanètes. Normalement, la poussière est détruite par la chaleur à proximité de son étoile. Cependant, ce n’est pas toujours le cas. » Leur hypothèse de recherche est qu’un transfert de masse se produirait entre les étoiles en interaction dans un système probablement binaire. Les scientifiques constatent que ce transfert génère de la poussière, qui est effectivement détectée par les instruments.
Au moment de ma visite, Laurie Rousseau-Nepton avait encore ses quartiers dans les parages ; elle a accepté un poste de professeure à l’Université de Toronto en septembre dernier. Innue originaire de Mashteuiatsh (Première Nation des Pekuakamiulnuatsh), elle est la toute première femme autochtone au Canada à avoir obtenu un doctorat en astrophysique, à l’Université Laval, en 2017.
Dans le cadre de ses études postdoctorales à Hawaï, elle a constitué une équipe de recherche internationale pour l’étude SIGNALS (Star formation, Ionized Gas and Nebular Abundances Legacy Survey). Il est ici question de confectionner un tout nouveau catalogue de galaxies, proches de la nôtre, et d’y faire l’étude des étoiles et de leurs caractéristiques de formation. « Ce projet est unique au monde grâce à l’instrument SITELLE utilisé au CFHT », explique-t-elle.
Passionnée par la recherche de « pouponnières d’étoiles », elle a les yeux qui brillent lorsqu’elle me parle de la formation des jeunes générations à la science.
Voisin de l’Observatoire Canada-France-Hawaï, Gemini Nord emploie depuis dix ans le chercheur André-Nicolas Chené. Comme il nous l’explique, « [son] travail consiste à favoriser l’accès des utilisateurs à l’ensemble du ciel à partir des installations astronomiques ». Actuellement, il s’implique au sein du comité d’implantation du télescope terrestre géant Magellan (GMT), au Chili. Ce grand télescope supportera un miroir principal de 25,45 mètres, constitué de 7 miroirs de 8 mètres. Son installation est unique, les miroirs étant installés comme les pétales d’une fleur. Le début des opérations est prévu vers 2030.
Le chercheur étudie les étoiles massives et les amas d’étoiles ouverts, c’est-à-dire ceux qui sont très étendus. Il a fait récemment une découverte de taille : un système d’étoiles triples de type Wolf-Rayet nommé WR63. Ces trois étoiles massives sont gravitationnellement en interaction dans notre galaxie. « Aucun chercheur n’avait auparavant détecté ce que j’ai vu dans mes données d’observation. »
Fièrement, il me montre un jeu de cartes, Gemini, dont il est le concepteur. Illustré d’époustouflantes images des astres captés par les télescopes de Gemini, ce jeu donne un aperçu de ce que cela peut vouloir dire gérer un observatoire, soutenir les scientifiques et transmettre les précieuses données qui permettent d’élargir les connaissances sur l’Univers. « C’est ma contribution au concept d’open science et à la démocratisation de l’astronomie aux yeux du public. »
Je terminerai ma tournée à l’Université d’Hawaï. Professeur au Département d’astronomie depuis 2012, René-Pierre Martin me reçoit dans son bureau au campus d’Hilo, capitale de Big Island. Ce Gaspésien d’origine a fait partie de la cohorte d’astronomes résidents au télescope Canada-France-Hawaï et y a occupé pendant 11 ans la fonction de directeur scientifique. Il a imaginé et mis en service le QSO dont nous parlait plus tôt Nadine Manset. « Le programme va tellement bien que nous avons maintenant plus de trois millions d’images et de spectres en banque », indique-t-il.
Il travaille également à un nouveau télescope de 0,7 mètre de diamètre réservé au programme d’astronomie pour les étudiants et étudiantes du baccalauréat à l’Université d’Hawaï dont l’installation à 3000 mètres est prévue d’ici peu. « Les étudiants doivent utiliser sur ce plus petit télescope les mêmes types d’instruments que ceux des plus gros télescopes qu’ils utiliseront plus tard durant leur carrière. »
Le Mauna Kea a vu émerger bien des projets, et bien des astronomes du Québec ont foulé son sol volcanique depuis trente ans. Je ne peux m’empêcher d’en être fier.
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- Daniel Devost, directeur des opérations scientifiques au CFHT
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- Nadine manset, astronome résidente
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- Laurie Rousseau-Nepton, professeure à l’Université de Toronto
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- André-Nicolas Chené, chercheur
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- René-Pierre Martin, professeur au Département d’astronomie à l’Université d’Hawaï
Photos: Wikimedia Commons/Vadim Kurland
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Le sommet de la controverse
Le premier télescope construit au sommet du Mauna Kea date de 1970. L’UH88, de l’Université d’Hawaï, deviendra le septième télescope parmi les plus grands au monde observant dans la lumière blanche et l’infrarouge. D’autres s’ajouteront par la suite : l’observatoire Lowell durant la même année et l’observatoire Canada-France-Hawaï en 1979. Plus de onze installations apparaîtront jusqu’en 2010.
L’État d’Hawaï a autorisé en 2009 la construction du Thirty Meter Telescope (TMT), pour lequel le Canada a promis quelque 250 millions de dollars. L’instrument n’est toujours pas construit. Rapidement, des associations locales se sont inquiétées de l’impact environnemental et culturel. « Le TMT est différent des 21 télescopes existants sur le Mauna Kea parce qu’il serait situé sur un plateau pour le moment vierge de tout développement, a dit en 2020 à La Presse Uahikea Maile, un politologue autochtone hawaïen et professeur à l’Université de Toronto. Outre la valeur sacrée de tout le sommet, ce plateau constitue un écosystème précieux qu’il faut préserver. »
Il fait partie de ceux qui s’opposent à la participation du Canada au projet. À l’été 2023, lui et différents groupes canadiens ont déposé une pétition au Comité des Nations unies pour l’élimination de la discrimination raciale dénonçant l’attitude du Canada.
André-Nicolas Chené a confiance dans le processus en cours. « Laissons le comité d’experts analyser tous les impacts de l’installation du télescope géant TMT et prendre sa décision définitive d’ici cinq ans… Car la majorité des astrophysiciens accepteront la décision, quelle qu’elle soit. »
Nos spécialistes se désolent néanmoins. « Cette polémique a réussi à démoniser mon domaine, alors que le focus pourrait aussi bien être ailleurs », dit Laurie Rousseau-Nepton. René-Pierre Martin ajoute que la controverse nuit aux instruments déjà actifs. « Aucun pays ne veut plus mettre un sou dans le complexe astronomique du Mauna Kea, même pas pour des rénovations parfois nécessaires à certains télescopes. »
Des pays ont manifesté leur intérêt pour l’implantation du TMT sur leurs territoires. L’Espagne, avec le site de La Palma, aux îles Canaries, et le Chili, avec celui de Cerro Honar, pourraient représenter des options envisageables. Pour l’instant, aucune décision n’est prise sur l’avenir du TMT.
