Crédit d'image: Gemini
Pour les investisseurs à la recherche de la prochaine chose sûre, le revêtement argenté sur le miroir du télescope Gemini South de 8 mètres pourrait sembler être une astuce secrète d'un initié pour investir dans ce métal précieux pour un énorme profit. Cependant, il s'avère que cet immense miroir nécessitait moins de deux onces (50 grammes) d'argent, pas assez pour s'inscrire sur les marchés des métaux précieux. Le véritable retour sur investissement brillant de Gemini est la manière dont il offre une sensibilité sans précédent depuis le sol lors de l’étude d’objets chauds dans l’espace.
Le nouveau revêtement - le premier du genre à recouvrir la surface d'un très grand miroir astronomique - fait partie des dernières étapes pour faire des Gémeaux le télescope infrarouge le plus puissant de notre planète. "Il ne fait aucun doute qu'avec ce revêtement, le télescope Gemini South pourra explorer des régions de formation d'étoiles et de planètes, des trous noirs au centre des galaxies et d'autres objets qui ont jusqu'à présent échappé à d'autres télescopes", a déclaré Charlie Telesco du Université de Floride spécialisée dans l'étude des régions de formation d'étoiles et de planètes dans l'infrarouge moyen.
Couvrir le miroir Gemini avec de l'argent utilise un processus développé au cours de plusieurs années de tests et d'expérimentation pour produire un revêtement qui répond aux exigences strictes de la recherche astronomique. L'ingénieur optique principal de Gemini, Maxime Boccas, qui a supervisé le développement du revêtement miroir, a déclaré: "Je suppose que vous pourriez dire qu'après plusieurs années de travail acharné pour identifier et régler le meilleur revêtement, nous avons trouvé notre revêtement argenté!"
La plupart des miroirs astronomiques sont recouverts d'aluminium à l'aide d'un processus d'évaporation et nécessitent un nouveau revêtement tous les 12 à 18 mois. Étant donné que les miroirs jumeaux Gemini sont optimisés pour la visualisation d'objets dans les longueurs d'onde optiques et infrarouges, un revêtement différent a été spécifié. La planification et la mise en œuvre du processus de revêtement d'argent pour Gemini ont commencé par la conception de deux chambres de revêtement de 9 mètres de large situées dans les installations de l'observatoire au Chili et à Hawaï. Chaque usine de revêtement (construite à l'origine par le Royal Greenwich Observatory au Royaume-Uni) comprend des dispositifs appelés magnétrons pour «pulvériser» un revêtement sur le miroir. Le processus de pulvérisation est nécessaire lors de l'application de revêtements multicouches sur les miroirs Gemini afin de contrôler avec précision l'épaisseur des différents matériaux déposés sur la surface du miroir. Un processus de revêtement similaire est couramment utilisé pour le verre architectural afin de réduire les coûts de climatisation et de produire une réflexion et une couleur esthétiques sur le verre des bâtiments, mais c'est la première fois qu'il est appliqué à un grand miroir de télescope astronomique.
Le revêtement est constitué d'une pile de quatre couches individuelles pour garantir que l'argent adhère à la base en verre du miroir et est protégé contre les éléments environnementaux et les réactions chimiques. Comme le sait quiconque possède de l'argenterie, le ternissement de l'argent réduit la réflexion de la lumière. La dégradation d'un revêtement non protégé sur un miroir de télescope aurait un impact profond sur ses performances. Les tests effectués chez Gemini avec des dizaines d'échantillons de petits miroirs au cours des dernières années montrent que le revêtement argenté appliqué au miroir Gemini devrait rester hautement réfléchissant et utilisable pendant au moins un an entre les revêtements.
En plus du grand miroir primaire, le miroir secondaire du télescope de 1 mètre et un troisième miroir qui dirige la lumière vers les instruments scientifiques ont également été recouverts en utilisant les mêmes revêtements d'argent protégés. La combinaison de ces trois revêtements miroir ainsi que d'autres considérations de conception sont toutes responsables de l'augmentation spectaculaire de la sensibilité des Gemini au rayonnement infrarouge thermique.
Une mesure clé des performances d'un télescope dans l'infrarouge est son émissivité (la quantité de chaleur qu'il émet réellement par rapport à la quantité totale qu'il peut théoriquement émettre) dans la partie thermique ou infrarouge moyen du spectre. Ces émissions produisent un bruit de fond par rapport auquel les sources astronomiques doivent être mesurées. Les Gémeaux ont la plus faible émissivité thermique totale de tous les grands télescopes astronomiques au sol, avec des valeurs inférieures à 4% avant de recevoir leur revêtement d'argent. Avec ce nouveau revêtement, l’émissivité de Gemini South chutera à environ 2%. À certaines longueurs d'onde, cela a le même effet sur la sensibilité que l'augmentation du diamètre du télescope Gemini de 8 à plus de 11 mètres! Le résultat est une augmentation significative de la qualité et de la quantité de données infrarouges de Gemini, ce qui permet de détecter des objets qui seraient autrement perdus dans le bruit généré par la chaleur rayonnant du télescope. Il est courant parmi d'autres télescopes au sol d'avoir des valeurs d'émissivité supérieures à 10%
La procédure de revêtement a été effectuée avec succès le 31 mai, et le miroir Gemini South nouvellement revêtu a été réinstallé et calibré dans le télescope. Les ingénieurs testent actuellement les systèmes avant de remettre le télescope en fonctionnement complet. Le miroir Gemini North sur Mauna Kea subira le même processus de revêtement avant la fin de cette année.
Pourquoi Silver?
La raison pour laquelle les astronomes souhaitent utiliser l'argent comme surface d'un miroir de télescope réside dans sa capacité à réfléchir certains types de rayonnement infrarouge plus efficacement que l'aluminium. Cependant, ce n'est pas seulement la quantité de lumière infrarouge qui est réfléchie, mais aussi la quantité de rayonnement réellement émise par le miroir (son émissivité thermique) qui rend l'argent si attrayant. Il s'agit d'un problème important lors de l'observation dans la région infrarouge moyen (thermique) du spectre, qui est essentiellement l'étude de la chaleur de l'espace. «Le principal avantage de l'argent est qu'il réduit les émissions thermiques totales du télescope. Cela augmente à son tour la sensibilité des instruments infrarouges moyens sur le télescope et nous permet de mieux voir les objets chauds comme les pépinières stellaires et planétaires ,? a déclaré Scott Fisher, un astronome infrarouge moyen aux Gémeaux.
L'avantage a cependant un prix. Pour utiliser l'argent, le revêtement doit être appliqué en plusieurs couches, chacune avec une épaisseur très précise et uniforme. Pour ce faire, des dispositifs appelés magnétrons sont utilisés pour appliquer le revêtement. Ils fonctionnent en entourant une plaque métallique extrêmement pure (appelée la cible) d'un nuage de plasma de gaz (argon ou azote) qui assomme les atomes de la cible et les dépose uniformément sur le miroir (qui tourne lentement sous le magnétron). Chaque couche est extrêmement mince; avec la couche d'argent seulement environ 0,1 microns d'épaisseur ou environ 1/200 l'épaisseur d'un cheveu humain. La quantité totale d'argent déposée sur le miroir est approximativement égale à 50 grammes.
Étudier la chaleur provenant de l'espace
Certains des objets les plus intrigants de l'univers émettent un rayonnement dans la partie infrarouge du spectre. Souvent décrit comme «rayonnement thermique», la lumière infrarouge est plus rouge que la lumière rouge que nous voyons avec nos yeux. Les astronomes recherchent des sources qui émettent dans ces longueurs d'onde, car la plupart de leur rayonnement infrarouge peut traverser des nuages de poussière de gaz obscurcissant et révéler des secrets autrement masqués. Le régime de longueur d'onde infrarouge est divisé en trois régions principales, infrarouge proche, moyen et lointain. Le proche infrarouge est juste au-delà de ce que l'œil humain peut voir (plus rouge que rouge), le moyen infrarouge (souvent appelé infrarouge thermique) représente des longueurs d'onde de lumière plus longues généralement associées aux sources de chaleur dans l'espace, et l'infrarouge lointain représente les régions plus froides.
Le revêtement argenté de Gemini permettra les améliorations les plus importantes dans la partie infrarouge thermique du spectre. Les études dans cette gamme de longueurs d'onde incluent des régions de formation d'étoiles et de planètes, avec des recherches intenses qui cherchent à comprendre comment notre propre système solaire s'est formé il y a environ cinq milliards d'années.
Source d'origine: communiqué de presse Gemini
