Les projets d’utilisation d’une lentille solaire remontent aux années 1970. Plus récemment, des astronomes ont proposé de développer une flotte de petits cubesats légers qui déploieraient des voiles solaires pour les accélérer jusqu’à 542 UA. Une fois sur place, ils ralentiraient et coordonneraient leurs manœuvres, créant une image et renvoyant les données sur Terre pour traitement.
Grâce à un phénomène connu sous le nom de lentille gravitationnelle, il serait possible d’utiliser le Soleil comme un télescope géant pour scruter l’espace lointain. Il existe des télescopes incroyablement puissants qui offrent des vues imprenables sur le cosmos et un aperçu des premiers jours de l’univers. Ces observatoires, comme le télescope spatial James Webb (JWST), sont des prouesses techniques étonnantes qui ont nécessité des milliards de dollars et des décennies de travail.
Et si nous pouvions accéder à un télescope encore meilleur qui existe déjà ? Ce ne serait pas votre télescope typique. Il n’aurait même pas d’objectif. Mais ce serait le télescope le plus puissant que nous ayons jamais construit. Ce télescope utilisera le Soleil lui-même.
Pour avoir une idée de la puissance d’un télescope solaire, pensez à JWST. Avec un miroir de 6,5 mètres de diamètre, JWST est capable d’atteindre une résolution d’environ un dixième de seconde d’arc, soit environ 600 fois meilleure que celle de l’œil humain. À cette résolution, le télescope pourrait voir les détails d’une pièce de monnaie à 40 kilomètres de distance, ou capturer le dessin d’un ballon de football à 550 kilomètres de distance.
Un autre exemple est le télescope Event Horizon, qui est en fait un réseau d’instruments individuels dispersés dans le monde entier. En coordonnant soigneusement ses éléments, le télescope nous a donné des images spectaculaires des disques de gaz entourant les trous noirs géants. Pour y parvenir, il a pu atteindre une résolution impressionnante de 20 microarcsecondes. À cette résolution, le télescope pourrait voir une orange à la surface de la Lune.
Mais que se passe-t-il si nous voulons devenir encore plus grands? Un télescope plus grand nécessiterait soit des paraboles géantes, soit des réseaux d’antennes volant à travers le système solaire, ce qui nécessiterait d’énormes progrès dans nos capacités technologiques.
L’illustration montre comment pourrait fonctionner la lentille gravitationnelle autour du Soleil. Dani Zemba/Penn State, CC BY-NC-ND 4.0
Heureusement, il existe déjà un télescope géant situé en plein centre du système solaire: le Soleil.
Même si le soleil ne ressemble pas à une lentille ou à un miroir traditionnel, il a une masse importante. Et dans la théorie de la relativité générale d’Einstein, les objets massifs courbent l’espace-temps autour d’eux. Toute lumière qui touche la surface du soleil est déviée et, au lieu de continuer en ligne droite, est dirigée vers le point focal avec toute autre lumière qui touche le soleil en même temps.
Les astronomes utilisent déjà cet effet, appelé lentille gravitationnelle, pour étudier les galaxies les plus éloignées de l’Univers. Lorsque la lumière de ces galaxies passe à proximité d’un amas de galaxies géantes, la masse de cet amas améliore et agrandit l’image d’arrière-plan, nous permettant de voir beaucoup plus loin que ce que nous pourrions normalement voir.
La «lentille gravitationnelle solaire» permet d’obtenir une résolution presque incroyablement élevée. C’est comme si nous avions un télescope reflétant la largeur du soleil tout entier. Un instrument placé au bon point focal pourrait exploiter la courbure gravitationnelle de la gravité du soleil pour nous permettre d’observer l’univers lointain avec une résolution étonnante de 10^-10 secondes d’arc. C’est environ un million de fois plus puissant que le télescope Event Horizon.
Bien entendu, l’utilisation d’une lentille gravitationnelle solaire comme télescope naturel pose des problèmes. Le point focal de toute cette réfraction de la lumière est 542 fois plus éloigné que la distance entre la Terre et le Soleil. C’est 11 fois la distance de Pluton et trois fois la distance atteinte par le vaisseau spatial le plus éloigné de l’humanité, Voyager 1, lancé en 1977.
Ainsi, non seulement nous devrons envoyer le vaisseau spatial plus loin que jamais, mais il devra également disposer de suffisamment de carburant pour y rester et se déplacer. Les images créées par la lentille gravitationnelle solaire seront dispersées sur des dizaines de kilomètres d’espace, le vaisseau spatial devra donc balayer l’ensemble du champ pour créer une mosaïque complète de l’image.
Même si cela peut paraître ridicule, le concept n’est pas si éloigné de la réalité. Et qu’obtiendrons-nous avec un tel super télescope? S’il visait par exemple Proxima b, l’exoplanète connue la plus proche, il offrirait une résolution de 1 kilomètre. Étant donné que les plans pour les successeurs de JWST impliquent de réaliser des capacités d’imagerie d’exoplanètes où la planète entière tient dans une poignée de pixels, la lentille gravitationnelle solaire fait honte à ces idées; il est capable de fournir un portrait exquis des caractéristiques détaillées de la surface de n’importe quelle exoplanète dans un rayon de 100 années-lumière, sans parler de toutes les autres observations astronomiques qu’il pourrait faire.
Dire qu’il sera meilleur que n’importe quel télescope connu est un euphémisme. Ce sera mieux que n’importe quel télescope que nous pourrions construire dans un avenir possible au cours des cent prochaines années. Le télescope existe déjà, il suffit de placer la caméra dans la bonne position.