L’Observatoire Européen Austral (ESO) a 60 ans. L’occasion de revenir sur les liens que l’ULiège entretient avec le plus grand observatoire européen.


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Depuis 1962 l’Université de Liège entretient des relations étroites avec l’Observatoire Européen Austral (ESO). Des premiers représentants belges au sein de l’ESO qui étaient  des pionniers liégeois très favorables à cette aventure astronomique dans l’hémisphère sud, à la découverte du système d’exoplanètes TRAPPIST-1 par un télescope ULiège installé sur un site de l’ESO, en passant par des développements technologiques et instrumentaux pour le VLT et le futur ELT, l’Université de Liège a une longue histoire avec l’ESO. Les scientifiques belges ont pu souffler en décembre les bougies du 60e anniversaire de l’ESO à l’occasion d’un meeting organisé au planétarium de Bruxelles avec une forte présence des chercheurs de l’ULiège.

L'

observatoire européen austral, officiellement nommé Organisation européenne pour des recherches astronomiques dans l'hémisphère austral, est une organisation intergouvernementale pour l'astronomie fondée en 1962 par cinq pays européens, dont la Belgique, afin de créer un observatoire astronomique de pointe au sol pour permettre aux astronomes européens d’observer le ciel de l'hémisphère austral.

La mission de l’ESO est de concevoir, construire et exploiter de puissants observatoires terrestres de pointe, et de favoriser la collaboration internationale en astronomie. De telles infrastructures nécessitent la collaboration internationale non seulement pour rassembler les compétences utiles à la pointe de la technologie, mais aussi des moyens financiers colossaux. Ainsi, l'ESO vise à mettre à la disposition des scientifiques de ses États membres des outils de recherches qu'un état seul ne pourrait s'offrir. Les décisions de l’ESO sont prises au sein du Conseil de l’ESO qui compte un représentant scientifique et un représentant politique de chaque État membre.

VLT-MilkyWayMoonPanorama©ESO

L'ESO est l'acteur principal de l'astronomie observationnelle européenne. Il possède de nombreux télescopes allant de 2,2 à 8,20 mètres de diamètre, un parc d'une vingtaine d'instruments à la pointe de la technologie, permettant des observations en imagerie, photométrie, spectroscopie, interférométrie dans à peu près toutes les longueurs d'onde allant du proche ultraviolet à l'infrarouge thermique. L'organisation possède également un système complet d'archivage des données, en partenariat avec l'agence de coordination entre l'Europe et le télescope spatial Hubble. 

L’ESO emploie environ 730 personnes et reçoit une contribution annuelle des États membres d’un total d'environ 200 millions d'euros.  

Si les télescopes se situent dans le désert de l’Atacama au Chili, le siège de l’observatoire se trouve à Garching près de Munich en Allemagne et dispose de bureaux à Santiago dans la capitale du Chili. En 2022, l'ESO compte 16 États membres européens et trois sites d'observations, tous au Chili : l'Observatoire historique de La Silla, l'Observatoire du Cerro Paranal (où se trouve le Very Large Telescope (VLT)) et l'Observatoire du Llano de Chajnantor où sont localisées les 64 antennes radio de l’observatoire ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). L’ESO s’est également lancé dans un projet pharaonique, l’Extremely Large Telescope (ELT) un télescope géant de 39-m de diamètre qui est en construction à Cerro Armazones, une montagne voisine de Paranal et qui sera en 2028 le plus grand télescope au monde ouvrant aux astronomes européens des possibilités uniques.

La Belgique est l'un des cinq membres fondateurs de l'ESO. Elle a participé à la signature de la convention de l'ESO le 5 octobre 1962 et est devenue officiellement un État membre en 1967. En tant que membre fondateur, la Belgique a pris part à de nombreux projets de l'ESO au fil des ans. Les astronomes, les ingénieurs et l'industrie du pays en ont bénéficié de multiples façons. La Belgique contribue actuellement à hauteur de 2,98% des revenus de l'ESO, pour une valeur de 6,78 Mi€.

ESO at a glance

Composition d'images montrant tous les observatoires de l'ESO et son siège. (Credit:ESO/M. Kornmesser)

ESO Belgian Day

Cette année marque les 60 ans de l’institution qui compte désormais 16 pays membres. Les scientifiques belges ont souhaité marquer le coup et se sont rassemblés en décembre dernier au planétarium de Bruxelles lors du « ESO Belgian Day ». « 150 personnes dont une soixantaine d'étudiants en master et en doctorat de toutes les universités du pays ont participé à cette journée, explique Emmanuel Jehin, astronome et Maître de Recherches FNRS à l’Université de Liège, co-organisateur de l’évènement et nouveau représentant scientifique belge au Conseil de l’ESO. Des ateliers et de nombreux exposés scientifiques et techniques mettant en évidence l'utilisation par les scientifiques belges des différentes installations de l'ESO mais aussi des implications dans le développement de nouveaux instruments ont égrainé toute cette journée. Nous avons été très satisfaits de la qualité des présentations et des interactions entre les différents participants ! Des astronomes belges de l'ESO ont présenté en direct les observatoires depuis le Chili dans le dôme du planétarium, des étudiants belges à l’ESO, et d'anciens membres du personnel de l'ESO, ont apporté leur témoignages, comme celui très intéressant et amusant sur les premiers astronomes à la Silla. » Cet évènement est l'occasion de mettre en avant les liens entre l’ULiège et l’ESO ainsi que les avancées scientifiques de nos chercheurs,  grâce aux infrastructures et à l'instrumentation de l'ESO.

Une longue histoire entre l’ESO et l’ULiège

Les premiers belges élus à des postes clés de l’ESO ont été des ..... liégeois ! Parmi eux l’astrophysicien Pol Swings – qui a découvert la première molécule interstellaire et qui a été président de l’Union astronomique internationale - et Paul Ledoux, dont les travaux importants ont portés sur la structure interne des étoiles. Tous deux seront présidents et vice-présidents du comité de sélection des programmes d'observations de l’ESO pendant plusieurs années, Paul Ledoux a aussi été président du Conseil de l'ESO de 1982 à 1984 et Jean-Pierre Swings, le fils de Pol et astrophysicien retraité de l’ULiège, le vice-président de 1995 à 1997. Ce dernier a joué un rôle important dans la sélection de Paranal comme site pour accueillir le Very Large Telescope (VLT), un des meilleurs sites astronomique de la planète. Depuis 2020, c’est Emmanuel Jehin, astrophysicien au sein du STAR Institute de l’ULiège qui est le représentant scientifique belge au Conseil de l’ESO.

De nombreux astrophysiciens liégeois sont passés par un des sites de l'ESO, observatoire ou centre de recherche au Chili ou en Europe, et ce depuis sa création, soit en tant que doctorants ou post doctorants, comme astronomes en charge des observations ou comme ingénieurs travaillant sur les projets de télescopes ou d'instruments. Certains occupent aujourd’hui des postes à responsabilités au sein de l’ESO, comme Alain Smette et Gautier Mathys au Chili et Olivier Hainaut au quartier général de l’ESO à Munich.

Le savoir-faire liégeois se retrouve aussi à l'ESO dans la contribution à des projets techniques très importants comme la réalisation par AMOS des quatre Télescopes Auxiliaires (AT) de l'interféromètre du VLT qui a fait sa première lumière en 2004. AMOS est aussi en charge de la construction de certains éléments mécaniques et optiques de l’ELT.

ULiège TRAPPIST-South

Les astronomes de l'ULiège à côté du télescope robotique TRAPPIST-Sud. ©ULiège/E.Jehin
 

Les astronomes Michael Gillon et Emmanuel Jehin ont installé le télescope robotique TRAPPIST-Sud de 0.60-m à la Silla en 2010 avec l’aide du FNRS et en 2019 les quatre télescopes de 1-m du projet SPECULOOS financés notamment par un ERC ont fait leur première lumière depuis Paranal. Ces télescopes sont en activité presque toutes les nuits au Chili pour étudier les exoplanètes et les petits corps du système solaire.

Plus récemment Olivier Absil , un des co-investigateurs du spectrographe Infrarouge METIS, un des futurs instruments de l’ELT, met au point avec son équipe les modes d'imagerie à haut contraste, qui permettront de photographier directement des systèmes planétaires voisins du nôtre.

Lire également : ESO : 50 ans d'observations de l'espace

Quelques découvertes de l’ULiège mises en avant par l’ESO

SPECULOOS découvre une super-terre potentiellement habitable

En 2022, et six ans après la découverte du système exoplanétiare TRAPPIST-1, Laetitia Delrez et l’équipe de Michaël Gillon, mettent le doigt sur une nouvelle exoplanète potentiellement habitable. Elle est baptisée SPECULOOS-2, suite à sa découverte par le consortium de télescope SPECULOOS, dirigé par l’Université de Liège et situé au sein l’Observatoire de Paranal mais aussi à Ténériffe.

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Découverte inattendue de vapeurs de métaux lourds dans les comètes de notre système solaire

En 2021, Jean Manfroid, Damien Hutsemékers et Emmanuel Jehin découvrent dans des spectres du VLT que le fer et le nickel existent dans les atmosphères des comètes même celles très éloignées du Soleil. Cette étude a montré pour la première fois que des métaux lourds, généralement associés à des environnements chauds, étaient aussi présents dans les atmosphères froides des comètes lointaines.

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Les sept merveilles de Trappist-1

En 2017, les astronomes Michaël Gillon, Emmanuel Jehin, Laetitia Delrez et l'équipe TRAPPIST annoncent la découverte, grâce au télescope TRAPPIST-Sud installé sur le site de La Silla, du système exoplanétaire TRAPPIST-1. Cette étoile naine rouge froide est située à 40 années-lumière de la Terre et possède sept planètes de la taille de la Terre en orbite autour d'elle dont trois dans la zone habitable. Une découverte qui a fait le tour du monde et qui fait d’ailleurs partie des cibles prioritaires du télescope JWST de la NASA.

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Spooky alignment of quasars across billions of light-years

En 2014, Damien Hutsemékers, Lorraine Braibant, Vincent Pelgrims et Dominique Sluse ont découvert avec le Very Large Telescope que les trous noirs au centre de galaxies séparées l'une de l'autre de plusieurs milliards d'années-lumière, avaient leur axe de rotation alignés les uns avec les autres, mais aussi avec les structures à grande échelle qui les hébergent.  

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Découverte d'anneaux autour d'un astéroïde

En 2014, des astronomes, dont Emmanuel Jehin ont utilisé trois télescopes des observatoires de l’ESO dont TRAPPIST-Sud pour observer le lointain et gros astéroïde Chariklo alors qu’il passait devant une étoile lointaine et occultait sa lumière. A leur grande surprise ils ont découvert un système d’anneaux, une première dans le système solaire.

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VLTI Detects Exozodiacal Light

C'est en exploitant toute la puissance de l'Interféromètre du VLT qu'une équipe internationale d'astronomes dont Lindsay Marion et Olivier Absil est parvenue à détecter en 2012 la lumière exozodiacale à proximité des zones habitables qui entourent neuf étoiles proches.
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Faraway Eris is Pluto's Twin

En 2010 et pour la première fois, des astronomes parviennent à déterminer avec précision le diamètre de la lointaine planète naine Eris alors qu'elle passait devant une étoile de faible luminosité. Cet événement a été observé par deux télescopes au Chili dont TRAPPIST-Sud de l’ULiège piloté par Emmanuel Jehin.
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Nearest Cosmic Mirage

En 2003, Dominique Sluse, Jean Surdej, Jean-François Claeskens, Damien Hutsemékers et Christophe Jean ont découvert le mirage gravitationnel le plus proche alors connu. Depuis presque 20 ans, cet objet est dans le top 10 des mirages gravitationnels les plus étudiés. Il a servi à sonder la nature des noyaux actifs de galaxies mais aussi à étudier  l'histoire de l'Univers. 
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