Le télescope qui verra la surface des étoiles lointaines express
La lumière d'une étoile met des millions d'années à nous parvenir, mais dans un télescope, elle apparaît toujours comme un point — trop loin. Pour voir la surface d'une étoile, il faudrait un instrument de la taille d'une ville. Au Chili, un tel géant est déjà en construction : ELT, avec un miroir de 39 mètres, assemblé à partir de 798 segments hexagonaux.
Le nouveau projet ELTI propose de transformer ce télescope en une sorte d'antenne radio qui capterait non pas des ondes radio, mais la lumière visible. Au foyer, on installerait une matrice de millions de capteurs SPAD — des photodiodes à avalanche, chacune se déclenchant à l'arrivée d'un seul photon et enregistrant le temps avec une précision de la picoseconde (un millionième de microseconde). La lumière provenant des différents segments du miroir convergerait sur ces capteurs, et grâce aux infimes retards des signaux, un ordinateur reconstituerait l'image, un peu comme le cerveau assemble une image en relief à partir des deux yeux.
Cette technique s'appelle interférométrie d'intensité. Elle n'exige pas un miroir parfaitement lisse — il suffit de savoir précisément quand chaque photon est arrivé. Grâce à cela, ELTI pourrait distinguer des détails de la taille d'une ville à la surface d'une étoile, même si celle-ci se trouve à des centaines d'années-lumière. Et aussi scruter les environs des trous noirs, où l'espace et le temps sont courbés, et remarquer le passage d'une exoplanète devant le disque stellaire, qui en modifie légèrement la luminosité.
D'ici les années 2040, ELTI pourrait devenir l'instrument principal pour filmer les surfaces stellaires. Au lieu de points dans le ciel, on verrait des disques avec des taches, des éruptions et des tourbillons — comme des images du Soleil, mais pour d'autres étoiles.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.05589
The ELTI concept capitalizes on recent breakthroughs in large-format SPAD (Single-Photon Avalanche Diode) imaging sensors, combining them with the unprecedented collecting area and segmented architecture of the ELT to deliver a fundamentally new observational capability for the 2040s: visible-light intensity interferometry with ELT-scale angular resolution and quantum-limited temporal sampling. By uniting three transformative innovations - segmented sub-pupil beam combination, megapixel SPAD arrays with picosecond time resolution, and high-dispersion spectroscopy - ELTI opens an entirely new region of observational parameter space in angular resolution, spectral bandwidth, and temporal precision. This capability enables true milliarcsecond imaging of stellar surfaces, direct probes of extreme-gravity and strong electromagnetic-field environments around compact objects, precision studies of accretion physics, and even the potential detection of Earth-sized exoplanets through minute visibility modulations. ELTI thus positions the ELT as the world-leading facility for ultra-high-resolution optical astronomy in the coming decades.
Les capteurs SPAD qui serviront de base à ELTI sont déjà utilisés dans les lidars automobiles pour mesurer la distance aux obstacles — mais là, ils captent un faisceau laser réfléchi, alors qu'ici, ils capteront la lumière d'étoiles lointaines.
Dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan de la planète observe les humains ; ELTI permettrait aux astronomes de scruter tout aussi attentivement la surface d'étoiles lointaines, y distinguant des détails de la taille d'une ville.