EXPLORATION SPATIALE - LE BLOG DE PIERRE BRISSON

Lancement réussi du télescope Nancy Roman

Aujourd’hui, 30 août, une fusée Falcon Heavy, de SpaceX, a lancé avec succès le télescope Nancy Grace Roman. Ce télescope doit rejoindre le point de Lagrange L2 du système Terre Soleil. Il y sera dans environ 90 jours. Pendant le voyage, les 40 premiers jours seront consacrés à la mise en service des instruments et aux vérifications de leur état, tandis que le vaisseau-support se configurera progressivement pour être pleinement opérationnel à l’arrivée sur site. Les tests scientifiques débuteront dès après les 40 premiers jours et s’achèveront lorsque Roman arrivera en L2. Les premières images du télescope sont attendues au début de l’année 2027.

Le télescope Roman n’est pas un télescope ordinaire. Il aura une puissance de définition jamais égalée à ce jour. Ses plus petites images auront un milliard de pixels et les plus grandes un billion de pixels. Une fois opérationnel, son instrument à grand champ (WFI) enregistrera plus d’un téraoctet de données par jour (ce qui d’ailleurs ne rendra pas leur exploitation facile – à commencer par l’impossibilité de les transmettre par Internet).

Avant d’être renommé par l’administrateur Jim Bridenstine en 2020, Roman s’appelait « WFIRST », acronyme de « Wide Field Infrared Survey Telescope » qui en était une très bonne description.  

Il s’agit en effet d’un télescope qui captera les longueurs d’onde de l’infrarouge proche (juste un peu plus longue que celles du spectre visible), de 0,48 à 2 µm (0,6 à 28 µm) sur un très large champ.

Les télescopes à infrarouge, comme Roman, à la différence des télescopes à lumière visible ou à rayons X, ne voient les sources les plus énergétiques qu’en ce qu’elles émettent aussi des radiations « froides » (on devrait dire « moins chaudes »). Ce lancement ouvre donc la porte à l’étude et à la découverte d’une multitude d’astres « froids » proches comme les naines brunes ou les exoplanètes mais aussi au recueil de beaucoup plus d’informations que les autres télescopes capteurs d’ondes plus courtes sur les objets très lointains « ordinaires » qui s’enfuient à grande vitesse de nous (effet Doppler-Fizeau) du fait de l’expansion de l’univers.

Une autre caractéristique de Roman, qui le différencie de ses prédécesseurs, Hubble ou JWST, est son très large champ. Alors que ces deux derniers télescopes sont conçus pour observer d’aussi « près » que possible les phénomènes ponctuels lointains de l’univers, Roman étudiera l’ensemble de notre cosmos. Son instrument principal, le Wide Field Instrument (WFI), prendra des images extrêmement larges de l’univers (voir illustration de titre comparant les champs de Hubble et de Roman). Sa capacité de capture à ultra-haute définition, nous permettra des comparaisons tout à fait inégalées.

Nous pourrons ainsi mieux étudier l’énergie sombre et la matière noire, toujours si mal connues. Il n’est toujours pas question de les « voir » mais d’en constater les effets, avec autant de précision que possible et sur des objets différents, afin de mieux les comprendre. Pour en démontrer la réalité et en percevoir la nature, les tenants de ces théories espèrent pouvoir utiliser des « messagers » qui mettront en évidence les « anomalies » qu’ils recherchent.

Le grand-champ serait d’autant plus utile pour cet objet que l’on ne recherche pas à voir précisément un astre mais plutôt des environnements au travers de ces astres pour les comparer. Pour étudier les effets de l’énergie sombre via le taux d’expansion, les concepteurs de Roman veulent mesurer la distance de luminosité des supernovæ de type « 1a » (à explosions thermonucléaires ≠ des supernovæ à implosions du fait de l’effondrement de leur cœur) dont la luminosité absolue est connue, et étudier les lentilles gravitationnelles faibles, sur la plus grande profondeur possible de l’espace. Selon la distance, les effets de l’énergie sombre doivent avoir varié dans le temps pour des masses semblables compte tenu de l’accélération de l’expansion sur la durée.

Les variations du taux d’expansion de l’univers exprimées à travers le temps long seront un autre objet d’étude de Roman. Il pourrait certes ne pas confirmer cette accélération mais ce n’est pas le plus probable. Au-delà, la confirmation de l’expansion accélérée mais avec des résultats non concluants en ce qui concerne les effets d’une énergie sombre ou d’une matière noire sur la matière baryonique donnerait toutes ses chances à la théorie sur les propriétés du vide développée par André Maeder, publiée en janvier 2017 dans « The Astrophysical Journal ».

NB : André Maeder, astrophysicien, professeur émérite à l’Université de Genève (UNIGE), ne nie pas la réalité de l’accélération, bien au contraire, mais considère qu’elle devrait être « simplement » une conséquence du vide à grande échelle (dans le cadre duquel les règles de la relativité générale s’appliquent), en prenant pour hypothèse « l’invariance d’échelle du vide », hypothèse selon laquelle l’espace vide a les mêmes propriétés à quelque échelle qu’on le considère. Et dans ses calculs, cette invariance fait apparaître un terme très petit d’accélération de l’expansion qui s’oppose à la force gravitationnelle…Juste ce que l’on recherche ! Toute énergie sombre ou matière noire deviendraient donc inutiles pour expliquer l’accélération.

Pour percevoir ces faibles rayonnements, Roman (comme d’ailleurs le JWST) bénéficiera de sa localisation en L2, c’est-à-dire protégé de la lumière du Soleil par la Terre. Mais pour étudier les exoplanètes, et c’est une grande première, il sera équipé d’un coronographe qui lui permettra d’occulter la lumière de l’étoile dont dépend la planète visée.

Souhaitons bonne chance à ce nouveau télescope. Sans attendre, on peut déjà dire que l’histoire a bien commencé. Le lancement ne devait être fait qu’en 2027 et il a pu être avancé. Merci SpaceX !