Dans ce chapitre, nous décrivons les nouveaux observatoires majeurs dont les astronomes canadiens auront besoin afin de s'attaquer aux grandes questions en astrophysique décrites au chapitre 2. Ces observatoires doivent couvrir toutes les longueurs d’onde, depuis le domaine radio jusqu'à l'ultraviolet, et ils combineront instruments spatiaux et instruments au sol. Ils seront conçus de façon à pouvoir être utilisés par des astronomes travaillant dans de nombreuses sous-disciplines différentes. Bon nombre des défis technologiques inhérents à leur construction offriront de multiples débouchés, nouveaux et passionnants, pour l'industrie et la technologie canadiennes.

Nous traitons d'abord des « observatoires mondiaux ». Cette expression désigne les nouveaux observatoires qui seront construits au cours des deux prochaines décennies, et qui sont d'une ampleur telle qu'aucun pays, voire même un groupe restreint de pays, ne peut en assumer les frais, et aucun autre groupe ou consortium ne sera en mesure de construire des installations équivalentes. Ces observatoires mondiaux seront vraiment exceptionnels, et l'on prévoit qu'ils révolutionneront notre compréhension de l'univers. Il n’est donc pas étonnant que leurs coûts soient, justement, astronomiques : les frais d'immobilisation devraient se chiffrer entre 500 millions et un milliard de dollars US. Des investissements aussi importants devront être partagés entre de nombreuses nations, l'objectif étant de construire des télescopes puissants qui définiront les limites de notre savoir au cours de la prochaine décennie, voire au-delà. Nous divisons les observatoires mondiaux en deux catégories : première génération (c'est-à-dire ceux qui devraient devenir opérationnels entre 2001 et 2010) et deuxième génération (ceux qui pourraient entrer en service entre 2011 et 2020).

Pour bien situer ces installations, nous présentons, sur le graphique de la page suivante, la sensibilité de plusieurs de ces télescopes en fonction de la longueur d'onde. La plage de fréquences sur l'axe horizontal va, depuis l'extrême gauche, de la région radio, à la plage submillimétrique, puis à l'infrarouge, au visible et à l'ultraviolet, à l'extrême droite. L'axe vertical indique le flux (intensité énergétique) émis par les objets astronomiques, comme les galaxies lointaines. Les tracés du graphique indiquent le plus petit flux détectable par un télescope donné. Les lignes inférieures correspondent donc aux installations les plus puisantes. Par exemple, nous voyons que le NGST (le successeur du télescope spatial Hubble) pourra observer des objets 10 fois moins lumineux que ne le peut le HST dans le visible. Aux longueurs d’onde plus grandes, dans l'infrarouge, il pourra détecter des objets d’une luminosité jusqu'à 100 000 fois plus faible que ce qui est observable avec un télescope 8 mètres au sol (VLT).