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Un réseau de radiotélescopes dispersés sur toute la planète capte le murmure d'un trou noir lointain. Chaque antenne enregistre un signal, mais comment combiner ces enregistrements si les horloges des stations ne battent pas à la même vitesse et si l'atmosphère déforme les ondes qui arrivent ?

Lorsqu'un orchestre de milliers de musiciens joue en harmonie, le mérite n'en revient pas seulement au talent de chacun, mais aussi au travail invisible du chef d'orchestre.

Dans le bulbe galactique, où la lumière de milliards d'étoiles se fond en une lueur continue, quatre géants froids sont passés inaperçus. On ne peut pas les voir au télescope — trop loin, trop faibles.

L'Univers est un gigantesque labyrinthe de miroirs déformants. La masse des galaxies et des amas dévie la lumière des quasars lointains, comme pour jouer avec notre perception du cosmos. Dans cette salle des miroirs se cache la clé du plus grand mystère : l'énergie noire, qui accélère l'expansion de l'espace.

Deux faisceaux lumineux courent en sens inverse sur un anneau fermé. Comme la vitesse de la lumière est constante, lorsque l'anneau tourne, l'un des faisceaux doit rattraper une cible qui se déplace, tandis que l'autre va plus vite. Leur rencontre crée une figure qui permet de déterminer la vitesse de rotation de l'ensemble.

Une loupe concentre la lumière du soleil en un point brillant. Si le verre présente un défaut minuscule, la tache lumineuse se déforme. C'est à peu près ainsi que fonctionne la lentille gravitationnelle : une galaxie massive courbe les rayons lumineux d'une source plus lointaine, créant une image agrandie et parfois déformée.

Le jour, dans le désert chilien d'Atacama, l'air tremble de chaleur, comme au-dessus d'une poêle brûlante. La lumière du Soleil, en traversant cette agitation, se met à danser et à scintiller. Les astronomes appellent ce tremblement de l'air le « seeing » — il empêche les télescopes de voir les étoiles nettement.

Les rayons cosmiques ne sont pas de la lumière, mais des particules chargées qui bombardent la Terre de toutes parts. La plupart sont des protons (noyaux d'hydrogène), mais on trouve aussi des noyaux plus lourds : hélium, azote, fer.

En octobre 2022, le cosmos a offert un feu d'artifice remarqué par tous les détecteurs sur Terre. L'explosion, baptisée GRB 221009A, était si brillante qu'on l'a surnommée « la plus brillante de l'histoire des observations ».

Titan, la plus grande lune de Saturne, est enveloppé d'une épaisse brume orangée. Elle est composée d'hydrocarbures et d'autres molécules organiques qui naissent lorsque la lumière solaire décompose le méthane et l'azote dans les couches supérieures de l'atmosphère.

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.

Dans un village tropical, un laborantin regarde dans l'oculaire d'un microscope : il faut repérer de minuscules œufs de vers dans une goutte de liquide. Le travail est monotone, les yeux se fatiguent, et il est facile de rater un parasite. Or, c'est de cela que dépend l'obtention d'un traitement.

Grâce à la courbure de l'espace-temps – un effet prédit par Fritz Zwicky, où un amas de galaxies agit comme une loupe – le James Webb a repéré deux points rouges dans une galaxie âgée de 800 millions d'années après le Big Bang.

Plus les antennes sont éloignées les unes des autres, plus les détails qu'elles captent sont fins. En combinant leurs signaux, les astronomes transforment plusieurs instruments en un seul télescope de la taille de la distance qui les sépare. En ajoutant une antenne lunaire aux antennes terrestres, on obtient un œil virtuel de 384 000 km de diamètre.

Au cœur de nombreuses galaxies brille une balise invisible — un trou noir supermassif. Lorsqu'il absorbe de la matière, il projette dans l'espace un faisceau éblouissant de rayons gamma. Si ce faisceau pointe vers la Terre, les astronomes voient un blazar — un point brillant mais capricieux.