Astronomie et développement au Maroc: une expérience inédite

En examinant l’évolution de la production scientifique en astronomie et astrophysique au Maroc, nous constatons un timide « décollage » à partir de 1988, un développement irrégulier jusqu’en 2010, puis une nette progression depuis 2015. Nous revenons ici sur quelques faits marquants qui ont contribué à cette évolution favorable, dans un environnement encore peu propice au développement de la recherche scientifique en général et des sciences fondamentales en particulier.

La genèse

Le Maroc occupe actuellement une position relativement avancée en Afrique dans le développement de l’astronomie, tant au niveau professionnel qu’amateur.

 

Vers la fin des années 80, un petit groupe d’astrophysiciens s’est formé au sein du Centre National de la Recherche Scientifique et Technique (CNRST) à Rabat, capitale du Maroc. Ces jeunes chercheurs avaient en commun le fait d’avoir tous été formé à un moment de leur parcours à l’Université Nice Sophia Antipolis et l’Observatoire de la Côte d’Azur. Ce groupe a profité d’une dynamique positive au sein de cette institution marocaine qui voulait doter le pays d’un centre dédié à la recherche à plein temps, à l’instar du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en France, ou du Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Espagne. Ces chercheurs ont alors créé un laboratoire d’astronomie appelé alors le « LAG » pour Laboratoire d’Astronomie et de Géophysique.

Cette période fondatrice s’est étalée sur une décennie et a notamment vu :

• l’adhésion du Maroc à l’Union Astronomique Internationale
• l’installation de la première expérience d’observation astronomique sur le site d’Oukaimeden (Expérience IRIS, Benkhaldoun et al., 1991 [1])
• le démarrage de la thématique de qualification de sites astronomiques (Benkhaldoun et al., 1992 [2])
• l’aboutissement de 3 doctorats d’états en Astrophysique.

Pour des raisons aussi bien structurelles que conjoncturelles, cette initiative s’est poursuivie et développée au sein de l’Université Cadi Ayyad à Marrakech.

La confirmation

Le Laboratoire de Physique des Hautes Energies et Astrophysique (LPHEA) a alors vu le jour au sein de la Faculté des sciences Semlalia en 1999, non sans une certaine résistance de la part des responsables du département de physique de l’époque qui souhaitaient limiter la multiplication des structures de recherche en son sein. Dix ans après, en 2009, le laboratoire s’est classé premier du département et a reçu le prix du deuxième meilleur centre de recherche de l’Université Cadi Ayyad. Entretemps, ses membres ont œuvré à la création de formations de master et de doctorat en Astrophysique, les premières du genre à l’échelle du Maroc et de la région nord-africaine hors Égypte. Le laboratoire a également accompagné le développement de l’Observatoire Astronomique de l’Oukaimeden, dans le haut Atlas Marocain, amenant les instances de l’Université à l’adopter comme centre de recherche en 2009, après l’inauguration de ses locaux en 2007.

Le décollage

La décennie suivante (2010-2020) est une période de consécration de l’Observatoire  d’Oukaïmeden, comme l’une des plus importantes infrastructures de recherche en astrophysique en Afrique, en particulier avec l’installation de pas moins de 5 coupoles et plusieurs instruments en relation avec les thématiques de recherche suivantes :

• Planétologie et petits corps du système solaire : Télescopes MOSS, TRAPPIST-Nord et OWL (Optical Wide-field patroL- Network) en plus de caméras de détection de météorites
• Exoplanètes : Télescopes Meade-16, TRAPPIST-Nord et OWL (Optical Wide-field patroL- Network)
• Etoiles variables : Spectographe Herschel sur Télescope Meade-16
• Météorologie de l’Espace : Expérience RENOIR (activité solaire sur l’environnement planétaire) et station GPS
• Science de l’Espace : Antenne du projet SWORM.

Ces réalisations sont le fruit d’une coopération internationale très diversifiée avec les institutions de recherche suivantes :

• l’Université Nice-Sophia Antipolis et l’Observatoire de la Côte d’Azur (France)
• l’Observatoire de Paris (France)
• l’Université Paul Sabatier (Toulouse, France)
• l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD, France)
• l’Université de Liège et l’Université d’Antwerp (Belgique)
• l’Université de l’Illinois (USA)
• la Korean Astronomy and Space Institute (KASI) (Corée du Sud)
• l’Université King Abdulaziz (Arabie Saoudite)
• le Centre Nationale des Études Spatiales (CNES, France)

D’autres organismes associatifs et personnes physiques ont contribué à la genèse de l’Observatoire et à son rayonnement. Parmi les principaux contributeurs, citons :

• l’Uranoscope de l’Ile-de-France
• l’Ambassade de France au Maroc
• la Société Jurassienne d’Astronomie en Suisse
• les Forces Armées Royales Marocaines
• la Société Atlas Golf Marrakech
• l’Association d’Astronomie Amateur de Marrakech (3AM)
• les Astronomes Claudine Rinner et Michel Ory.

Les réalisations et avancées scientifiques

Les travaux scientifiques sont maintenant très diversifiés au Maroc, avec une expertise reconnue dans plusieurs domaines de l’astrophysique. Le LPHEA mène des travaux de pointe dans les thématiques suivantes:

• Étude et qualification des sites astronomiques

En quelques années, le laboratoire a acquis une expertise dans l’étude et la qualification des sites d’observation astronomique. Cet axe s’est poursuivi aussi bien du point de vue théorique qu’expérimental, avec la modélisation des différents paramètres optiques sur la dégradation de l’observation à travers l’atmosphère terrestre et la mise en œuvre de plusieurs instruments d’observation de la qualité du ciel.

• Exoplanètes

Le centre de recherche marocain s’est doté de compétences dans l’observation d’exoplanètes, en utilisant les techniques de pointe : les vitesses radiales, l’imagerie directe et surtout les transits. Le méthode de transit consiste à observer les variations lumineuses de l’étoile provoquées par le passage d’une planète devant celle-ci (à l’instar d’une éclipse). L’amplitude de la diminution de l’intensité de la lumière dépend des tailles de l’étoile et de la planète. La durée du transit est liée à la distance de la planète à l’étoile et de la masse de l’étoile. Il est donc possible d’estimer la taille et la distance de la planète à partir de la seule observation des rayonnements émis par une étoile et de la diminution de ceux-ci lors du transit. De plus, en observant les transits (transit secondaire) avec des instruments très précis, il est également possible de détecter certains éléments présents dans l’atmosphère des planètes. Grâce à l’instrumentation de l’observatoire de l’Oukaimeden, le laboratoire a pu effectuer plusieurs campagnes d’observation qui ont permis de valider la méthode. Ce projet a permis en particulier de participer à la découverte du fameux système TRAPPIST-1 constitué de 7 planètes rocheuses de type terre dont trois sont situé dans la zone habitable de la planète hôte (Gillon et al. 2017 [3]).

•  Haute résolution angulaire, Interférométrie

Le LPHEA possède une riche expérience dans ce domaine, qui a pour but d’obtenir des instruments astronomiques ayant la meilleure résolution possible, afin d’observer des détails fins sur les objets astronomiques observés.

• Physique Solaire

Le Soleil est la source du vent solaire, un flux de gaz qui atteint la Terre à une vitesse de plus de 500 km par seconde. Les perturbations dans le vent solaire secouent le champ magnétique de la Terre, introduisent des particules accélérées et de l’énergie dans la ceinture de radiation de la Terre. La Météorologie de l’espace étudié les effets de l’activité solaire sur l’atmosphère de la terre. Car en plus d’avoir une influence sur le climat de la terre, ce rayonnement en excès peut endommager les satellites et constitue une menace pour les astronautes. Secouer le champ magnétique terrestre peut aussi provoquer des pointes de courant dans les lignes électriques qui ont pour effet d’endommager les réseaux électriques à large échelle causant des dommages économiques importants.

•  Planétologie et petits corps du système solaire

Le laboratoire s’est spécialisé également dans la détection des flashs lunaires. Ces travaux s’inscrivent dans le contexte international de préparation des missions sismologiques lunaires qui utiliseront les impacts comme source sismique. Cet axe a connu un certain succès avec la détection de plusieurs flashs d’impact par l’équipe marocaine et un article a été publié suite à ces découvertes. Un doctorat a été soutenue en Septembre 2016 (Mamoun Ait Moulay Larbi [4]) et ce thème est en train de s’étendre à l’Observation des flash de Jupiter avec l’implication d’une doctorante de l’Université de Dakar.

Le centre de recherche travaille aussi sur la détection et le suivi des météorites. Un projet de collaboration avec une équipe de l’Observatoire de Paris a permis d’installer deux caméras de détection de météores sur les deux observatoires de Marrakech et d’Oukaimeden. Ce réseau est en phase de s’étendre, grâce notamment à l’appui du réseau français FRIPON et d’une équipe australienne en contact avec Hasnaa Chenaoui de l’université de Casablanca (Réseau MOFID). Un doctorat a été soutenu dans cette thématique et deux autres sont en cours.

L’organisme marocain participe également à la détection et au suivi des petits corps du Système Solaire. Ces travaux ont notamment permis la découverte de quatre nouvelles comètes, de trois géocroiseurs ainsi que plusieurs nouveaux astéroïdes par le télescope MOOS. Cette thématique est aussi appelée à se développer de façon conséquente grâce à la récente coopération avec l’Agence Spatiale Coréenne qui vient de procéder à l’installation d’un télescope robotisé de 50cm de diamètre sur le site d’Oukaimeden. En plus des petits corps du système solaire, cet instrument est appelé à traquer les débris des satellites. L’équipe de recherche marocaine est appelée à intégrer ce programme de recherche.

•  Spectroscopie des étoiles variables

Grâce au développement de l’Observatoire d’Oukaimeden, les chercheurs du LPHEA peuvent utiliser deux télescopes C14 et T500 fonctionnant totalement en mode contrôle à distance. Ces instruments permettent d’obtenir des mesures photométriques et spectroscopiques d’étoiles variables comme les étoiles pulsantes de type  RR Lyrae. La variation de l’amplitude de pulsation de ces étoiles, découverte en 1906, mais toujours inexpliquée à ce jour, pourrait dévoiler ses mystères grâces à des observations à Oukaimeden. D’autres types d’étoiles variables sont également à l’étude depuis ce site.

• Réserve du ciel étoilé

Depuis 2018, le laboratoire s’est engagé dans un projet de création d’une réserve de ciel étoilé (Atlas Dark Sky Reserve), autour de l’Observatoire d’Oukaimeden. Le but premier de ce projet est la conservation de la qualité du ciel à Oukaïmeden, un des meilleures sites d’observation astronomique de la planète avec plusieurs télescopes de classe internationale. L’équipe compte en outre, protéger et prospecter d’autres sites de la réserve pour l’installation d’un grand télescope marocain ou étranger. La réserve servira de laboratoire naturel à l’université Cadi Ayyad et ses laboratoires de recherche pour l’observation et l’expérimentation de nouvelles technologies, ayant un impact favorable sur la consommation énergétique liée à éclairage public. Ce champ de recherche ouvrira des perspectives en terme d’éclairage rationnel et impulsera ainsi la recherche, le développement et l’innovation dans ce domaine, entrainant un impact positif pour le Maroc et son rayonnement international.

Zouhair Benkhaldoun, Directeur de l’Observatoire de l’Oukaïmeden

 

[1] Benkhaldoun, Z., Kadiri, S., Lazrek, M., and Touma, H., “Moroccan Participation in the Study of Solar Oscillations”, Solar Physics, vol. 133, no. 1. pp. 61–64, 1991. doi: 10.1007/BF00149824.

[2]  Benkhaldoun, Z., Kadiri, S., Lazrek, M., and Vernin, J., “A simple flux integration photometer for day time site testing at Oukaimeden”, Experimental Astronomy, vol. 2, no. 6. pp. 345–356, 1992. doi: 10.1007/BF00395985.

[3] ]Gillon, M., “Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1”, Nature, vol. 542, no. 7642. pp. 456–460, 2017. doi: 10.1038/nature21360.

[4] Ait Moulay Larbi, M., “First Lunar Flashes Observed from Morocco (ILIAD Network): Implications for Lunar Seismology”, <i>Earth Moon and Planets</i>, vol. 115, no. 1–4. pp. 1–21, 2015. doi: 10.1007/s11038-015-9462-1.