Reaching for the stars

La course aux étoiles

1 mai 2005

Le Canada affiche un remarquable bilan d’excellence en astrophysique, grâce à des décisions de financement et à une formule d’organisation adoptées voici un siècle par le gouvernement fédéral. L’investissement a été payant : la recherche dans ce domaine a attiré des légions d’étudiants et d’astronomes amateurs, elle a débouché sur des inventions et perfectionné un savoir-faire technique avec le concours d’industries canadiennes, et elle a fait du Canada un leader intellectuel en astrophysique.

Comment cela est-il arrivé?

Au début du siècle dernier, le gouvernement canadien prend la décision tout à fait remarquable de réserver environ 310 000 $, une somme alors considérable, pour établir un Observatoire fédéral à Ottawa et montrer au monde que le pays a atteint un degré de maturité technique et scientifique. L’Observatoire est le centre national de l’astronomie pratique, celle qui détermine avec précision la longitude, la latitude et l’heure. Mais son personnel a tôt fait d’épuiser les possibilités de son télescope et de l’équipement connexe. Dans son rapport de 1911, l’astronome en chef J.S. Plaskett exhorte le Canada à construire le plus grand télescope du monde et à recueillir une série d’observations sans précédent qui consacrera la supériorité de l’astronomie canadienne.

C’est ainsi qu’est inauguré en 1918 en banlieue de Victoria (Colombie-Britannique) l’Observatoire fédéral d’astrophysique (OFA), doté d’un télescope de 72 pouces de diamètre, le plus grand du monde à l’époque. Le personnel de l’OFA entreprend un programme de recherches en collaboration, plutôt qu’individuelles, qui fait bientôt pâlir les efforts de ses concurrents américains et européens. La controverse fait rage dans les années 20 quant à la nature de la galaxie et de l’Univers. Les observations de l’OFA démontrent que le soleil est une des innombrables étoiles qui forment un disque aplati tournant autour d’un axe central éloigné de nous, au lieu d’être situé près du centre de l’amas des étoiles visibles. Célébrée dans le monde entier, cette découverte confère au Canada ses lettres de noblesse en astrophysique. Mieux encore, elle l’encourage à créer des consortiums de recherche pour élucider quelques-uns des grands mystères de l’heure.

En 1935, l’Université de Toronto inaugure l’Observatoire David Dunlap, un établissement de tout premier plan qui délimite bientôt des champs de recherche tout neufs : la datation de l’Univers par l’âge des plus vieilles étoiles, l’astronomie extragalactique, une discipline en plein essor, et la découverte du premier trou noir.

Dans les années 70, le Canada est l’un des premiers pays à s’engager à fond dans l’astronomie internationale. Associé à parts égales avec la France, il construit à Hawaii, sur un sommet de 4 200 mètres (au-dessus de 40 p. 100 de l’atmosphère), le télescope le plus perfectionné jusqu’alors. Grâce à son emplacement, à son superbe miroir (poli à Victoria) et à des améliorations constantes, le télescope d’Hawaii fournit les plus belles images du cosmos jusqu’à la mise en orbite (et la réparation) du télescope spatial Hubble au début des années 90. En outre, il crée des débouchés économiques en optique, en électronique et dans la construction de haute précision à grande échelle. Le contrat initial de 6 millions $ fera la fortune et la réputation de Brittain Steel, alors spécialisée dans les ponts de chemin de fer. La société (aujourd’hui AMEC Dynamic Systems) obtient par la suite environ 500 millions $ de contrats d’abris de télescope et acquiert un savoir-faire qui lui assure de multiples retombées.

Dans les 40 années écoulées depuis lors, l’astrophysique a continué de se développer, comme la technologie, si bien qu’on est aujourd’hui près de résoudre de nouvelles questions fascinantes, comme celles des planètes extra-solaires et de l’« énergie noire ». En mesurant un phénomène d’oscillation observable chez les étoiles, les astronomes ont découvert qu’un grand nombre d’entre elles ont aussi un système planétaire. Pour l’instant, nous en connaissons seulement l’existence, mais avec des télescopes plus puissants, il sera possible de détecter des planètes de la taille de Jupiter dans l’orbite d’étoiles proches, d’en étudier les propriétés et de voir comment des corps planétaires se forment à même des disques de poussière et de gaz. Une autre découverte passionnante est que l’expansion de l’Univers va en s’accélérant. Aucune force connue ne peut l’expliquer, d’où cette « énergie noire » dont on soupçonne l’existence et qu’on cherche à cerner au moyen de nouveaux télescopes. Les appareils géants de la génération ELT (Extremely Large Telescope) mettront aussi à notre portée les toutes premières étoiles jamais formées.

À la fine pointe de l’optique adaptative, ces télescopes pourront discerner des détails avec un degré de finesse encore jamais atteint. Les courants et les turbulences de notre atmosphère embrouillent les images des objets éloignés. L’optique adaptative permet de mesurer et de supprimer en grande partie cet effet de distorsion pour produire des images de qualité, mais à un coût infiniment moindre et avec des télescopes beaucoup plus grands que ceux qu’on peut réaliser aujourd’hui. Le télescope d’Hawaii a été un précieux banc d’essai pour cette discipline en plein essor, où se distinguent actuellement des astronomes et des entreprises d’optique du Canada.

Quelle part notre pays prendra-t-il à ces passionnantes quêtes scientifiques? Quels avantages en tirera-t-il? Il est engagé à fond dans l’ère des ELT par un nouveau partenariat entre des universités (Association des universités canadiennes pour la recherche en astronomie) et son Conseil national de recherches. Fort d’un solide effectif de scientifiques et de fabricants d’instruments, bien doté dans l’industrie lourde de précision, il peut jouer un rôle de premier plan dans la création et l’exploitation d’une installation scientifique qui marquera sûrement le début du 21e siècle.

Le Canada s’est distingué par sa contribution à l’astronomie, en apportant notamment des mesures définitives de l’âge de l’Univers, de sa masse volumique et de l’évolution des galaxies. Dans les articles scientifiques, l’astronomie canadienne obtient le taux de mention le plus élevé au monde, malgré un financement per capita nettement moindre que dans la plupart des pays (les 2/3 environ de celui de l’Australie, le quart ou le cinquième de ceux du Royaume-Uni, des États-Unis, de la France, de l’Allemagne et de l’Italie).

Un noyau de scientifiques formés essentiellement chez nous continue de faire de l’astronomie « à la canadienne », selon cette capacité que nous avons de concentrer nos ressources sur une masse critique d’installations capables d’exercer un fort impact dans le domaine. Nos succès en astrophysique ont valu à notre pays une réputation de distinction intellectuelle parmi les nations les plus avancées de la terre. Ils ont donné le goût des sciences à nos enfants et se sont financés par des appels à la collaboration et à la créativité de nos industries. Bref, les gros télescopes nous amènent certes aux étoiles et aux confins de l’Univers, mais ils contribuent aussi au mieux-être de la vie sur terre.

Ray Carlberg est professeur au Département d’astronomie et d’astrophysique, Université de Toronto.

Les idées et les points de vue exprimés dans cette chronique ne sont pas nécessairement ceux de la Fondation canadienne pour l'innovation, de son conseil d'administration ni de ses membres.