Laurent Drissen: la couleur des étoiles

«J'ai fait un bac en physique, [... mais]... (Fournie par l'Université Laval)

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«J'ai fait un bac en physique, [... mais] pour moi, c'était décidé d'avance: c'était l'astronomie qui m'intéressait», confie Laurent Drissen.

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(Québec) «Ça a commencé par une frustration que j'avais quand je travaillais avec des spectromètres pendant mon postdoc», se souvient Laurent Drissen, chercheur en astronomie à l'Université Laval. Et le «ça» dont il parle vient d'aboutir sur le prestigieux prix Synergie du Conseil de recherches en sciences naturelles et génie du Canada.

Ce sont plus de 25 ans de labeur qui ont été couronnés quand, plus tôt ce mois-ci, M. Drissen est allé à Ottawa chercher ce prix (catégorie «grandes entreprises»), qui récompense les meilleurs partenariats de recherche entre des universités et le secteur privé, pour la mise au point des instruments SPIOMM (spectromètre imageur de l'Observatoire du Mont-Mégantic) et SITELLE (spectromètre imageur à transformée de Fourier pour l'étude en long et en large des raies d'émission), en collaboration avec la firme de Québec Bomem - qui a été rachetée par ABB en cours de route.

«J'ai grandi et j'ai étudié à Mont­réal. J'ai fait un bac en physique, [mais] pour moi, c'était décidé d'avance: c'était l'astronomie qui m'intéressait. Pour la beauté de la chose, la beauté des images de galaxies, le fait que même avec un petit télescope, je pouvais apercevoir les anneaux de Saturne, la beauté du concept de ce qu'est une galaxie», relate le chercheur.

Mais vers la fin de ses études, il s'est heurté à un épineux et «frustrant» problème. Pour étudier les galaxies, il faut les observer et, idéalement, décomposer leur lumière dans ses différentes composantes ou ses différentes «couleurs», pour ainsi dire - c'est ce que l'on appelle la spectrométrie. Comme différentes substances vont émettre ou absorber certaines parties de la lumière en particulier, la spectrométrie fournit une sorte de «code barre» qui indique la composition des étoiles et des galaxies.

Or voilà, la manière classique de procéder consiste à faire passer un rayon de lumière dans une fente ou dans un prisme. Cela en sépare toutes les longueurs d'onde (ou les «couleurs», si l'on préfère), mais cela étend aussi beaucoup la superficie qu'occupe la lumière. À cause de cela, les astronomes étaient condamnés à ne faire la spectroscopie que de toutes petites parties du ciel à la fois, de l'ordre de 1% de ce que pouvait capter un télescope.

Défis énormes

Dans les années 90, il existait déjà une manière de contourner cet écueil, mais les défis pour l'adapter à l'astronomie étaient énormes. La lumière est une onde avec des «crêtes» et des «creux» un peu comme ceux des vagues sur la mer, et c'est la longueur d'onde - soit la distance entre deux crêtes - qui détermine sa couleur: les plus grandes que nos yeux peuvent percevoir sont rouges, si on les rétrécit un peu, cela devient du orange, les longueurs d'onde encore plus courtes sont perçues comme du jaune, et ainsi de suite jusqu'au violet. Et comme toutes les autres formes d'onde, quand deux rayons de lumière se croisent, leurs forces s'additionnent si leurs crêtes s'alignent ensemble, et elles s'annulent si les crêtes s'alignent avec des creux - cela s'appelle l'«interférence».

Grâce à des jeux de miroir, on peut créer de l'interférence de manière très précise et, en faisant varier l'angle des miroirs, il est possible de faire un balayage d'une image complète. Cela se faisait déjà pour la lumière infrarouge, mais personne ne l'avait jamais fait pour la lumière visible parce que ses longueurs d'onde sont beaucoup plus petites, ce qui demande une précision extrêmement grande quand on fait bouger les miroirs. C'est ce que sont parvenus à faire M. Drissen et plusieurs doctorants et candidats à la maîtrise - «ça a vraiment été un projet d'étudiants», dit-il -, dont Frédéric Grandmont, qui a consacré son doctorat au projet SPIOMM et qui a été engagé par Bomem par la suite.

«Il faut qu'on connaisse la position des miroirs à 10 nanomètres près [donc 1 cent millième de millimètre]. En labo, ça n'a pas été très long avant d'y parvenir, mais imaginez faire ça sur un télescope qui se déplace, il y a le bruit du moteur, il y a des changements de températures et du vent qui entre quand on ouvre la coupole, etc. La première nuit qu'on l'a essayé à l'Observatoire du Mont-Mégantic, ça ne marchait pas du tout!» se remémore M. Drissen.

Mais à force de peaufiner le projet - la distance entre les miroirs est maintenant mesurée 10 000 fois par seconde! -, ils ont fini par faire fonctionner leur instrument. Et SITELLE, la «version 2.0» de SPIOMM, est maintenant installée sur le Télescope international Canada-France-Hawaii!




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