Observatoire Yerkes : La maison du plus grand télescope réfringent

L’Observatoire Yerkes, à Williams Bay, Wisconsin, abrite le plus grand télescope réfringent jamais construit pour la recherche astronomique, avec une lentille principale de 40 pouces (1,02 mètre) de diamètre.

L’observatoire est une installation de l’Université de Chicago et se trouve dans un bâtiment orné de style roman situé sur un site de 77 acres ressemblant à un parc près du lac de Genève, Wisconsin, à environ deux heures de route au nord-ouest du centre-ville de Chicago. Il a ouvert en 1897 et a été fermé à presque toutes les activités en 2018.

Le télescope réfringent de Yerkes était gigantesque pour son époque, avec un tube principal de 60 pieds de long (18 m). Un télescope réfracteur est l’un des deux principaux types de télescopes astronomiques. Il fonctionne en recueillant la lumière à travers une grande lentille à une extrémité d’un long tube et en concentrant la lumière sur un oculaire, une caméra ou un autre instrument à l’extrémité opposée. (L’autre type de télescope est le réflecteur, qui utilise un grand miroir pour recueillir la lumière). En incluant les lentilles, plus les fixations habituelles et d’autres pièces, la partie mobile complète du télescope de Yerkes pèse 20 tonnes.

Construction de l’observatoire

En 1892, George Ellery Hale, professeur à l’université de Chicago, apprend que le premier fabricant américain de lentilles de télescope, Alvan G. Clark, possédait une paire de disques de verre optiquement irréprochables, de 42 pouces (1,07 m) de diamètre – parfaits pour le cœur du plus grand télescope réfringent du monde, mais cela coûterait un joli penny. Avec l’aide de William Rainey Harper, le président de l’université de Chicago, Hale a approché Charles T. Yerkes, un riche homme d’affaires de Chicago, pour financer un nouvel observatoire prestigieux, selon l’University of Chicago Chronicle. Yerkes avait financé le système de chemin de fer électrique de Chicago des années auparavant.

Hale et Harper ont expliqué à Yerkes que le nouvel observatoire abriterait un télescope qui battrait le télescope réfracteur de 36 pouces de l’observatoire Lick pour le plus grand du monde. Yerkes était intrigué par l’idée d’avoir son nom attaché à quelque chose qui serait le plus grand du monde.

« Je me fiche du coût, envoyez-moi la facture », a déclaré Yerkes aux journalistes à l’époque. « Je dépenserai un million de dollars pour lécher le Lick. » Quelques semaines plus tard, Yerkes a « explosé de rage » lorsqu’on lui a dit que le « strict nécessaire » pour son observatoire coûterait 285 375 dollars (environ 8 millions de dollars aujourd’hui), selon un article du Boone County Journal. Néanmoins, Yerkes a payé la facture.

Hale a consulté un groupe d’astronomes distingués pour choisir un emplacement d’observatoire exempt de pollution par la fumée et les lumières électriques, mais à moins de 100 miles (161 kilomètres) de Chicago, afin de garder un lien fort avec le campus principal de l’université. Un spéculateur immobilier de Chicago a proposé une étendue de terrain sur les rives du lac Léman qui correspondait au projet.

Pour construire le télescope, l’université a engagé la même équipe qui avait construit l’instrument de Lick : Alvan Clark & Sons pour les lentilles, et la Warner & Swasey Co. de Cleveland pour le tube et le montage.

La conception de l’observatoire

Le dôme abritant le grand télescope mesure 90 pieds (27 m) de diamètre, selon une brochure publiée par l’observatoire en 1920. Le plancher en bois entourant la jetée qui supporte le télescope fait 75 pieds (23 m) de diamètre et peut être levé ou abaissé par un ascenseur électrique afin que les astronomes puissent atteindre l’extrémité de l’oculaire du télescope, qu’il soit pointé haut ou bas dans le ciel.

L’observatoire a été inauguré par une cérémonie de dédicace de deux jours en octobre 1897 et a servi de siège au département d’astronomie et d’astrophysique de l’Université de Chicago jusque dans les années 1960.

Dès le début, l’Observatoire Yerkes a été conçu pour être plus qu’un télescope dans un dôme ; c’était un laboratoire complet pour la recherche astrophysique. En 1920, l’observatoire possédait trois télescopes supplémentaires dont les capacités complétaient celles du grand réfracteur, ainsi qu’un ensemble d’instruments de laboratoire pour analyser la lumière et mesurer les photographies.

La science à Yerkes

L’Observatoire de Yerkes a contribué à de nombreuses découvertes scientifiques tout au long du 20e siècle. En voici quelques exemples :

• Dans les premières années de l’observatoire, l’astronome Frank Schlesinger a développé la technique d’estimation des distances des étoiles en prenant des photographies de ces mêmes étoiles à six mois d’intervalle avec la grande lunette. Il mesurait ensuite la position des étoiles sur les photos à l’aide d’un microscope spécial, en recherchant tout changement entre une photo et une autre. La mesure de ce minuscule décalage, appelé parallaxe, est le moyen le plus fiable de mesurer la distance d’une étoile.
• William van Altena s’est appuyé sur les travaux de Schlesinger dans les années 1970, utilisant des photomètres électroniques en conjonction avec les premières plaques photographiques pour mesurer les décalages dans les positions des étoiles en utilisant le même télescope.
• Edwin Hubble a travaillé comme étudiant diplômé à Yerkes de 1914 à 1917, utilisant le télescope à réflexion de Yerkes pour photographier des nébuleuses faibles pour sa thèse de doctorat. Il a découvert des changements de luminosité surprenants dans l’objet maintenant connu sous le nom de nébuleuse variable de Hubble, ou NGC 2261.
• Dans les années 1980, Kyle Cudworth a comparé des photographies d’amas d’étoiles prises avec le télescope de 40 pouces à plus de 80 ans d’intervalle pour mesurer les mouvements des étoiles au sein des amas. Cette information était une clé pour estimer les distances aux amas.

Les astronomes de Yerkes ont également été responsables de la fondation de l’American Astronomical Society et du respecté Astrophysical Journal.

Plus récemment, les astronomes de Yerkes ont développé la HAWC (High-resolution Airborne Wideband Camera) pour voler sur l’avion SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) de la NASA, ainsi que le spectrographe Echelle ARC, un instrument conçu pour mesurer précisément de nombreuses longueurs d’onde de la lumière simultanément, pour l’Apache Point Observatory au Nouveau-Mexique.

Parmi les trésors de Yerkes se trouvent 170 000 plaques photographiques en verre prises avec le réfracteur de 40 pouces et les autres télescopes à partir du début des années 1900 et tout au long du siècle. Les astronomes peuvent consulter cette collection pour effectuer des mesures de parallaxe, ou toute autre recherche qui pourrait utiliser une photographie d’une zone particulière du ciel telle qu’elle apparaissait il y a des années. Les travaux historiques sur la parallaxe effectués à Yerkes ont aidé à préparer le Sloan Digital Sky Survey, un projet pluriannuel utilisant un télescope au Nouveau-Mexique pour cartographier l’emplacement de millions de galaxies en dehors de notre Voie lactée.

L’Observatoire Yerkes ferme ses portes

Dans ses dernières années, alors que la recherche se déplaçait vers de nouveaux télescopes, Yerkes s’est tourné vers l’éducation. April Whitt, une éducatrice basée au planétarium Adler dans les années 1990, se souvient avoir aidé des étudiants de Chicago à observer les mouvements des lunes de Jupiter à travers le réfracteur géant. « Ils étaient si excités de voir l’une des lunes passer derrière Jupiter, puis ressortir de l’autre côté un peu plus tard », a-t-elle déclaré.

Un projet éducatif notable des dernières années de Yerkes était le projet SEE (Space Exploration Experience) destiné aux élèves aveugles ou malvoyants. Le programme comprenait des leçons sur la lumière infrarouge, que personne ne peut voir. Une expérience mémorable pour les élèves était de regarder à travers le réfracteur de 40 pouces et de voir la lumière d’une étoile ou d’une planète tomber sur leur rétine, quel que soit leur degré de vue ou de cécité, indique un communiqué de l’Université de Chicago.

Mais après 120 ans d’activité, l’Université de Chicago a cessé ses activités à Yerkes le 1er octobre 2018. La recherche de l’université en astronomie d’observation s’est déplacée vers des installations dans le monde entier et dans l’espace, selon une annonce de mars 2018 de l’université. Les observations à Yerkes ne contribuent plus à la mission de recherche de l’université, et la plupart des activités d’éducation et de sensibilisation autrefois basées à Yerkes ont été déplacées vers le campus Hyde Park de l’université à Chicago.

Pour autant, les portes de l’observatoire ne sont pas fermées pour toujours. « L’université continuera à faire fonctionner occasionnellement les télescopes de Yerkes pour s’assurer que l’observatoire peut continuer à être utilisé pour la recherche et l’éducation, et la grande collection de plaques photographiques en verre continuera à être disponible pour les chercheurs sur rendez-vous via le département d’astronomie et d’astrophysique », a déclaré la division des sciences physiques de l’université sur son site Web.

L’université a déclaré qu’elle poursuit les discussions avec les parties intéressées, y compris les résidents de Williams Bay et les descendants de Charles T. Yerkes, à la recherche de gérants à long terme de l’observatoire.

Ressources supplémentaires :

• Renseignez-vous sur les programmes éducatifs existants de l’Observatoire de Yerkes sur la page web Yerkes Outreach.
• Voir : « Inside the World’s Largest Refractor at Yerkes Observatory », de Explore Scientific.
• Voyez les images archivées de l’Observatoire Yerkes et les images capturées par le télescope Yerkes sur les archives photographiques de l’Université de Chicago.

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