Rêvons un peu : c’est la nuit sur la cordillèredes Andes. Le télescope Antu de l’Observa-toire européen austral (ESO) est pointé versla constellation de l’Aigle pour observer unerégion de notre Galaxie où des étoiles sont

en train de se former. Entourées de cocons de poussières,ces pouponnières d’étoiles ne laissent guère révéler leurcontenu. Des astronomes comptent, ce soir, lever un coindu voile en utilisant deux autres instruments : le télescopespatial européen ISO, car ses détecteurs sont sensibles auxrayonnements infrarouges qui traversent les nuages depoussières, et Chandra, le satellite de la NASA qui capteles rayons X émis par les astres les plus jeunes de notreGalaxie. Or, si Chandra est encore en fonctionnement, ISOn’est plus qu’un débris dans l’espace circumterrestre.Paradoxe ? Seulement en apparence. Comme les observa-tions d’ISO ont été efficacement archivées, elles peuventêtre utilisées comme si l’observatoire spatial était encore enactivité. Ces bases de données bien organisées peuventouvrir des possibilités tout à fait nouvelles aux astronomespour observer les différents astres et leur évolution. Sansfaire appel aux télescopes effectivement en service. Lesgains sont évidents : un moindre coût d’études, une

producti-vité accrue du tempsd’observation disponiblesur les grands télescopesterrestres et spatiaux,ainsi qu’une utilisationplus efficace des donnéescollectées.Ce rêve devient réalitépuisqu’un pas importanta été franchi au début decette année à Manchesteren Grande-Bretagne. Unpremier test grandeurnature y a été présentépar les Européens aucentre de radioastronomie de Jodrell Bank. Au mêmemoment, les Américains effectuaient eux aussi une premièredémonstration lors de l’assemblée générale de l’AmericanAstronomical Society, à Seattle. Cet été, l’ensemble des pro-jets a fait l’objet d’une présentation lors de l’assemblée géné-rale de l’Union astronomique internationale qui s’est tenueà Sydney en Australie.

Daniel Egret,astronome, est président de l’Observatoire de Paris. Il travaillait auparavant au Centre de donnéesastronomiques de Strasbourg (CDS).Daniel.Egret@obspm.fr

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ASTROPHYSIQUE

Les astronomes se lancent un nouveau défi :observer l’Univers et découvrir de nouveauxobjets sans aucun télescope, ni sonde spatiale. Ilscommencent à y parvenir grâce aux ordinateurs etaux observations déjà archivées. Un projet ambitieuxà l’échelle nécessairement mondiale.

❚ EN DEUX MOTS ❚ Face à l’afflux des données en provenance des grands observatoires spatiaux ou terrestres, les astronomes rêvent d’utiliser leurs archives comme source d’informations pour

leurs travaux. Ce « ciel virtuel », accessible de jour comme de nuit, et par tous les temps, permettrad’étudier les astres sans faire appel aux télescopesen service. Reste à créer les moyens d’accéder aux

différentes sources, et de les utiliser conjointement.Un prototype européen a été présenté cet été lorsde l’assemblée générale de l’Union astronomiqueinternationale.

LE HUBBLEDEEP FIELD

SOUTH est unchamp de moins d’un

degré carré observé par le téles-cope Hubble. Ces données ontgénéré une série de campagnesd’observations complémentaires.Les plus grands télescopes au solfurent mis à contribution, et descentaines d’articles présentèrent,en comparant les données initialesaux observations, des interpréta-tions nouvelles de ce petit coin deciel. L’enjeu des observatoires vir-tuels est maintenant de se donnerla capacité d’étendre des étudessimilaires à des régions du cielbeaucoup plus vastes.

virtuelEt le ciel devint

virtuel

©H

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TEAM

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Les astronomes se montreraient-ils déçus des observations« réelles » ? Pourtant, non ! Les observations n’ont jamaisété d’aussi bonne qualité. Leur résolution atteint aujour-d’hui le millième de seconde d’arc dans les longueursd’onde visibles. Et des télescopes, au sol ou dans l’espace,couvrent enfin l’ensemble du spectre électromagnétique,des ondes radio aux rayons gamma très énergétiques. Maisles données s’accumulent et le temps presse. On prévoitque, d’ici à cinq ans, les observations effectuées sur lesnouveaux télescopes en construction occuperont enmémoire jusqu’à 5 000 milliards d’octets chaque nuit. Unepartie importante de cette avalanche de données risquede rester inexploitée. En imaginant le concept d’observa-toire virtuel, les astronomes du monde entier ont décidé demettre de l’ordre dans leur(s) ciel(s) archivé(s).

Des archives disperséesD’ailleurs, ce n’est pas un hasard si les principaux promo-teurs de l’observatoire virtuel aux États-Unis (George Djorgovski à Caltech, ou Alex Szalay à l’université JohnsHopkins de Baltimore) et en Europe (Peter Quinn à l’ESO)sont par ailleurs responsables de grands relevés complets– ou partiels – du ciel. Ces programmes consistent en l’ob-servation systématique de la voûte céleste avec un instru-

ment donné, afin d’enregistrer un « ciel de référence » quisera la source de nombreuses études ultérieures (lire « Cielde référence et catalogues de sources », p. 60).Avant l’essor de l’astronomie spatiale, dans les annéessoixante-dix, il était commun que les observateurs dispo-sent de leurs données sous forme de clichés ou, plus récem-ment, de supports magnétiques. Mais les analyses ne pou-vaient être réalisées dans les observatoires, qui n’étaient paséquipés pour cela. Chaque observateur les emportait doncdans son institut d’origine. Aucune archive n’était conservéepar l’observatoire producteur. La responsabilité de l’archivageétait ainsi laissée à l’astronome observateur qui ne dispo-sait généralement d’aucun moyen pour renouveler son modede stockage en fonction de l’évolution des technologies.Tout a changé à partir des années soixante-dix quand destélescopes furent embarqués sur des sondes interplanétairesou des satellites en orbite terrestre. La nécessité de valoriserces investissements coûteux a incité les responsables de pro-jets à produire un effort spécifique afin de permettre uneexploitation multiple des mêmes données.Pour constituer leur ciel virtuel, les astronomes ne par-tent donc pas de rien. Depuis trente ans, ils ont imaginé etdéveloppé des solutions d’archivage et d’accès aux don-nées. L’une des pièces maîtresses du dispositif interna-

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ASTROPHYSIQUE

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Hubble

INDEDéveloppement

de logiciels

INDEDéveloppement

de logiciels

CHILICHILI

CORÉE DU SUD

RUSSIEAccès au réseau international

RUSSIEAccès au réseau international

AUSTRALIESystème de coordonnées

et spectres

AUSTRALIESystème de coordonnées

et spectres

ALLEMAGNEFédération d'archives

ROYAUME-UNIPortails Web-ressources distribuées

ITALIEGrille de calcul

EUROPEDéfinition des normes

JAPONSubaru

ESA

CFHT - Soho

ESO

FRANCECentre Terapix Hawaï

CFHT

Lamost

CFHT

ESASIRTFChandra Soho NASA

ÉTATS-UNIS ADS IntegralNOAO

ESO

vers Hawaï

CANADAFouille de données

ÉTATS-UNISCatalogues, analyses

CHINE

FRANCE CDS

Bases de données et archives

Téléscopes

Archives

Flux d'informations

Partenaires de l'IVOA

Organisation des données

Normalisation

Logiciels

CFHT :

ESA :

L’INTERNATIONAL VIRTUAL OBSERVATORY ALLIANCE (IVOA) ASSURE LA COORDINATION MONDIALE de l’ensemble des projets nationaux et européen. Les différentspartenaires ont chacun pris en charge une partie des problèmes : accès aux grandes archives dans les centres producteurs, concepts d’interopérabilité et de cal-cul distribué, développements logiciels. Pour désengorger les nœuds de réseaux existants (CDS pour les données, ADS pour les publications), ceux-ci possèdentdéjà des sites-miroirs dans différents pays (non représentés ici). © LÉGENDES CARTOGRAPHIE

tional actuel est située en France.Il s’agit du Centre de données astronomiques de Strasbourg (CDS), créé en 1972 à l’initiatived’astronomes français, en particu-lier de Jean Delhaye, alors respon-sable de l’astronomie au sein de l’Institut national des sciences del’Univers du CNRS. Hébergé à l’Observatoire astronomique deStrasbourg, ce centre, animé parFrançoise Genova, abrite des basesde données utilisées quotidienne-ment par les astronomes profes-sionnels du monde entier. La plusconnue est Simbad. C’est la base deréférence pour les objets astrono-miques. Elle permet d’identifier lesastres déjà observés et mesurés, etd’obtenir immédiatement la liste detous les articles publiés dans desjournaux astronomiques professionnels mentionnant cesobjets. Le Centre de données de Strasbourg fournit d’autresservices, portant eux aussi des noms inspirés des Mille etUne Nuits, évocateurs d’une époque où l’astronomie étaitflorissante dans les plaines de la Mésopotamie : la baseVizir rassemble les tables et catalogues d’observations, tan-dis qu’Aladin est l’atlas interactif des images du ciel.

Un espéranto astronomiqueUn autre service d’information, vite devenu indispensablepour les astronomes professionnels, est la base de donnéesADS (Astrophysics Data System), financée par la NASA, quirecense la totalité des articles publiés dans les journaux etrevues astronomiques. ADS donne accès aux résumés et, leplus souvent aussi, au texte complet des articles sous forme

numérisée. ADS est donc une bibliothèque virtuelle. Ellerecense près de trois millions d’articles.Pour accéder au statut d’observatoire virtuel, ces différentsservices doivent communiquer entre eux. Et donc parler lamême langue. Un chercheur qui interroge la base Simbaddu CDS à propos de la nébuleuse de l’Aigle (Messier 16ou NGC 6611) y trouvera un certain nombre d’informa-tions de référence, comme sa position dans le ciel et la listecomplète des articles le mentionnant. Mais il ne trouverapas les textes complets qui, eux, sont fournis par le ser-veur ADS. Quand le chercheur devait interroger successi-vement les deux systèmes, cela prenait de nombreusesheures de travail. D’où l’idée qu’une référence trouvée dansla base de données des objets astronomiques (Simbad)soit transmise automatiquement au serveur d’articles

(ADS). C’est ce que les ingénieurs appellentl’interopérabilité, c’est-à-dire la capacité pourun système (base de données ou plus géné-ralement service d’information) d’interagiravec un autre système, souvent situé à unautre endroit dans le monde, pour élaborer laréponse complète à une question complexe.Cela n’était jusqu’à présent possible que dansdes cas simples, comme la recherche despublications concernant un unique objet.Récemment, un groupe de travail interna-tional, à l’initiative des Européens, s’est consa-cré à ce problème central. Il a proposé unenorme commune de description des tablesde données, appelée VOTable, utilisant le lan-gage XML, conçu au départ pour la docu-mentation. Cette norme prévoit une procé-dure simple pour organiser et décrire lesinformations résultant d’une requête à une

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ASTROPHYSIQUE

* Le PPARC (ParticlePhysics and AstronomyResearch Council) estl’agence britanniquede financement de la physique des particules et de l’astrophysique.

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❚ CARTOGRAPHIER le ciel de façon systématique est une activité ancienne et traditionnelle de l’astronomie.Sans remonter jusqu’à l’Almageste du Grec Ptolémée (IIe siècle apr. J.-C.), la réalisation de la « Carte duciel » a mobilisé 18 observatoires en Europe et dans le monde pendant plus d’un demi-siècle, à partir desannées 1870, afin de mesurer 4 millions de positions stellaires ! Dans les années 1950, l’ambition d’unecartographie complète du ciel se concrétisa par la réalisation d’un atlas photographique comprenant environ 1 500 clichés sur des plaques de verre de 30 centimètres de côté. Ce sont ces clichés, réalisés au mont Palomar (États-Unis) et complétés, pour le ciel austral, par ceux obtenus grâce au télescope anglo-australien de Siding Springs, qui ont servi de « ciel de référence » jusqu’à l’époque actuelle. Pourles besoins modernes, par exemple le pointage du télescope spatial Hubble, il a été décidé de les numériser.En y adjoignant des clichés obtenus plus récemment avec d’autres filtres de couleur et en produisant defaçon automatique la liste des astres visibles sur ces clichés, on a réalisé ce que les astronomes appel-lent des « catalogues de sources ». Ils peuvent contenir jusqu’à 1 milliard d’objets, généralement iden-tifiés comme étoiles, galaxies ou nébuleuses.Une nouvelle génération de relevés utilisant directement des caméras numériques est maintenant entrain de prendre le relais : ainsi le programme Sloan Digital Sky Survey entreprend actuellement de car-tographier un quart du ciel en cinq couleurs et de recenser plusieurs centaines de millions d’objets.

Ciel de référence et catalogues de sourcesHORIZON

LES GRANDS TÉLESCOPES, COMME CEUX DU VLT RÉCEMMENT CONSTRUITS AU SOMMETDU MONT PARANAL (CHILI), génèrent un véritable déluge de données : c’est maintenanten téraoctets (soit mille milliards d’octets) par nuit que se chiffrent les besoins d’archives.Les projets d’observatoires virtuels sont une réponse à l’accroissement constant de la taille des surfaces collectrices (tels les télescopes de 8 à 10 mètres de diamètre) et de la sensibilité des détecteurs (les matrices de détecteurs CCD seront bientôt capables deproduire des images comportant plusieurs milliards de pixels). © RAPHAEL GAILLARDE/GAMMA

base ou à un système d’archivage. Accepté par l’ensembledes projets d’observatoire virtuel, VOTable est mainte-nant le langage commun des différents prototypes existantdans le monde.Les premiers résultats de ces efforts ne se sont pas faitattendre : des prototypes couvrant pour l’instant unnombre limité d’observations ont servi de démonstra-teurs pour convaincre la communauté des astronomesque la direction choisie était la bonne. Par exemple, DavyKirkpatrick et Bruce Berriman, du Jet Propulsion Labo-ratory (Californie), ont confirmé en mars l’existence d’unenaine brune observée par le Sloan Digital Sky Survey, nonpas en réobservant le champ stellaire concerné, mais enanalysant les données d’un autre relevé du ciel, le 2MASS*.Il reste néanmoins un long chemin avant que le conceptd’observatoire virtuel ne devienne réalité. Il faut conti-nuer l’inventaire des données existantes à l’échelle inter-nationale, déployer un ensemble cohérent d’archives, derelevés, de services et de dictionnaires de référence. Il fautaussi mettre en place des modes d’accès normalisés auxdonnées. Sans compter le développement des outils de

traitement et d’analyse. Ces recherches, menées en com-mun avec les statisticiens et les spécialistes du traitementde l’information, devraient bénéficier des avancées actuellesdans la gestion des ressources de calcul distribué tels les dif-férents programmes GRID [1]. Grâce à ces développe-ments, il deviendra possible de réaliser, au sein de listescomprenant des milliards d’observations, l’identificationcroisée des sources observées à plusieurs longueurs d’onde.L’enjeu en est la découverte, au sein de ces très vastesensembles de données, de groupes particuliers partageantles mêmes caractéristiques. Avec, à la clé, l’éventuelle miseen évidence de quelques échantillons d’objets rares, voireinattendus.Ce challenge ne se fera pas sans heurts. Faire dialoguerdes systèmes d’information et trouver un accord sur lesformats, les protocoles ou les normes supposent des col-laborations, des réunions de coordination et, souvent,l’acceptation de compromis. C’est un travail de longuehaleine, car il faut vaincre patiemment les réticences,les susceptibilités et les compétitions entre équipes : il est arrivé qu’une proposition innovante du CDS de Strasbourg recueille le consensus, conciliant ainsi deséquipes américaines concurrentes qui n’avaient pu trou-ver entre elles un terrain d’entente.Dans quelques années, l’observatoire virtuel sera omni-présent dans le travail quotidien des astronomes profes-sionnels. Ils disposeront ainsi, sur leur bureau ou leurespace de travail, d’une fenêtre ouverte en permanencesur l’Univers observé par les plus grands télescopes. Unepartie des découvertes futures est déjà présente dans lesimages du passé. ❚❚ D. E.

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ASTROPHYSIQUE

* Le 2MASS (TwoMicron All Sky Survey)est un programmeaméricaind’observationsystématique du cielen infrarouge, dont la version finale a étépubliée en mars 2003.

❚ LE CONCEPT D’OBSERVATOIRE VIRTUEL FUT PROPOSÉ PAR L’AMÉRICAIN ALEXSZALAY, responsable du traitement de données du Sloan Digital Sky Survey, aucours de l’exercice de prospective décennale de l’astronomie américaine pour2001-2010, piloté par l’Académie des sciences américaine [1]. Dès novembre 2001,la NSF (National Science Foundation) reprenait l’idée et allouait au projet, baptisé National Virtual Observatory (NVO), une première enveloppe de 10 millions de dollars pour cinq ans, sur des fonds de la recherche en techno-logie de l’information. L’Europe n’était pas en reste. L’Agence spatiale européenne et l’Observatoireeuropéen austral (ESO) ont, dès 2000, entamé une phase exploratoire en lan-çant AstroVirtel, un programme qui devait améliorer l’accès aux archives desdeux organisations. En trois ans, une petite quinzaine de projets scientifiques,

Des projets, des budgetsFINANCEMENTS

POUR EN SAVOIR PLUS

Les projets d’observatoire virtuel :http://www.us-vo.orgAux États-Unis.http://www.euro-vo.orgEn Europe.

http://www.ivoa.net/Dans le monde (Alliance internationale).http://cdsweb.u-strasbg.fr/CDS-f.htmlLe site du Centre de données astronomiquesde Strasbourg (CDS).

comme la recherche de supernovae ou d’astéroïdes, furent financés pour démontrer que des études scientifiques pouvaient être menées à bien à par-tir d’images archivées. Une deuxième phase, le projet d’Observatoire astro-nomique virtuel (AVO), a reçu en novembre 2001 un financement de 4 mil-lions d’euros de la part de la Commission européenne. Les Britanniques ontd’abord commencé seuls, avant de rejoindre le projet européen : le PPARC*afinancé l’Astrogrid à hauteur de 6 millions d’euros. Au total, près de 25 millionsd’euros sont déjà engagés sur ces différents projets d’observatoires virtuels.International Virtual Observatory Alliance (IVOA), une structure internatio-nale créée en juin 2002, fédère l’ensemble de ces projets qui collaborent étroi-tement à la définition de normes communes. Et ce, malgré la compétition actuelle entre équipes des deux côtés de l’Atlantique.

[1] Astronomy and Astrophysics in the New Millennium : an Overview, The National AcademiesPress, 2001.

CENTAURUS A EST UNEGALAXIE À NOYAUACTIF, située à 13 mil-lions d’années lumière.La comparaison de sesémissions observéespar deux télescopes dif-férents, en lumièrevisible (en haut) et auxrayons X (en bas) prenden compte la nature destélescopes, les champsobservés et la manièrede présenter les don-nées. Ce serait plusfacile si ces paramètresétaient normalisés àl’échelle mondiale.

[1] V. Alessandrini, « L’ambition d’un ordinateurplanétaire », La Recherche,juin 2002, p. 41.

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L./S

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