SpaceX a lancé samedi le télescope spatial Euclid de 1,5 milliard de dollars de l’Agence spatiale européenne, un effort ambitieux pour découvrir la nature de la matière noire – la substance inconnue qui imprègne l’univers – et l’énergie noire, une force répulsive mystérieuse. accélère l’expansion de l’univers.
« Il est très difficile de trouver un chat noir dans une pièce sombre, surtout s’il n’y a pas de chat du tout », a déclaré Henk Hoekstra, astronome à l’Université de Leiden et coordinateur scientifique d’Euclid. « Parce que nous avons ces observations et que nous n’avons pas de bonne théorie, c’est une petite situation.
« Jusqu’à présent, personne n’a trouvé une bonne explication pour la matière noire, l’énergie noire et d’autres défis associés à la physique des particules. … Le lancement d’Euclid emmène vraiment la cosmologie dans le futur. C’est la première sonde spatiale conçue. Étudiez l’énergie noire . »
EspaceX
En 1998, les astronomes cartographiant l’expansion de l’univers s’attendaient à le voir ralentir en raison de l’attraction gravitationnelle de tous ses composants. Ils ont été surpris de constater qu’il y a 5 à 6 milliards d’années, l’expansion de l’espace et de tout ce qu’il contient a commencé à s’accélérer. La force inconnue à l’origine de cette accélération s’appelait l’énergie noire.
Les chercheurs ont conclu que l’énergie noire représente près des trois quarts du budget masse-énergie de l’univers entier. La matière noire représente environ 24% de l’univers, tandis que les atomes et les molécules qui composent la matière ordinaire – la Terre, les humains, les étoiles et les galaxies – ne représentent que 5%.
En étudiant les changements subtils de la lumière des galaxies au cours des 10 derniers milliards d’années, les caméras d’Euclid aideront les scientifiques à déterminer si l’énergie noire est cohérente avec une « constante cosmologique » immuable prédite par la théorie de la relativité générale d’Einstein, ou la compréhension actuelle de la gravité. Besoin de correction.
William Harwood / Nouvelles de CBS
Yannick Mellier, astronome à l’Institut d’Astrophysique de Paris et membre de l’Euclid Science Group, l’exprime ainsi :
« Le but des travaux d’Euclide était d’apporter des réponses aux questions suivantes : Pourquoi l’expansion de l’univers s’accélère-t-elle ? Quelle est la nature de l’énergie noire ? Est-ce une constante cosmologique ? Est-ce une énergie noire dynamique ? ? Ou est-ce une déviation de la relativité générale à l’échelle cosmologique ? »
Dans le même temps, Euclide étudierait également la nature de la matière noire, une mer de particules qui n’émettent ni ne réfléchissent de lumière ou d’autres rayonnements électromagnétiques, mais dont les effets gravitationnels sont clairement visibles. La matière noire empêche les galaxies de dériver et affecte la façon dont les galaxies se sont formées et regroupées au cours des 13,7 milliards d’années depuis le Big Bang.
« Euclid sondera la distribution de la matière noire et la distribution des galaxies depuis l’espace avec une précision sans précédent », a déclaré Mellier. « Il reconstruira également l’histoire cosmique de l’univers au cours des 10 derniers milliards d’années. »
Il le fera en imageant plus de 10 milliards de galaxies. Les logiciels au sol aideront à identifier les quelque 1,5 milliard de meilleurs candidats et à analyser comment leurs formes sont déformées par les nuages de matière noire invisibles qui remplissent l’espace entre Euclide et ses cibles.
ESA
Cette technique, appelée lentille gravitationnelle faible, est similaire à la façon dont l’eau déforme légèrement les formes des roches réparties sur le lit d’un cours d’eau. C’est un effet cosmologiquement très délicat, nécessitant des logiciels complexes, des ordinateurs puissants et plus de 1 500 scientifiques dans neuf centres de recherche pour se démêler.
Mais si tout se passe bien, Euclide « observera directement la distribution de la matière noire en utilisant un effet de lentille gravitationnelle qui modifie les formes des galaxies, qui sont faussées par la distribution de toute la matière noire dans une ligne de visée donnée », a déclaré Mellier. « Cela fournirait une distribution de matière noire non vue dans le champ d’Euclide. »
Les observations spectroscopiques de dizaines de milliers de galaxies permettront aux chercheurs de cartographier les distances et les vitesses en trois dimensions, en éclairant si l’énergie noire est effectivement la force derrière l’accélération de l’expansion cosmique ou si une autre explication est nécessaire.
La mission a commencé samedi à 11 h 12 HAE lorsqu’une fusée SpaceX Falcon 9 a décollé de la station de la Force spatiale de Cap Canaveral. Après une série de tests informatiques rapides comme l’éclair, la fusée s’est envolée avec 1,7 million de livres de poussée, offrant un spectacle céleste spectaculaire le week-end pour les résidents et les touristes de la région.
Quarante et une minutes plus tard, après que le moteur secondaire de la fusée ait tiré deux fois, Euclid a été libéré de lui-même. Le premier étage du Falcon 9 a volé de lui-même pour atterrir sur un drone off-shore, comme il est de coutume chez SpaceX.
L’Agence spatiale européenne, ou ESA, s’apprêtait à lancer l’année dernière le télescope spatial Euclid sur une fusée russe Soyouz depuis Gouro, en Guyane française. Mais à la suite de l’invasion de l’Ukraine par la Russie, ces plans se sont effondrés, laissant Euclide sans voyage dans l’espace.
En juillet dernier, l’ESA a approché SpaceX pour un lancement sur la fusée Falcon 9 de la société. À la fin de l’année, les contrats étaient en place et l’équipe a pu procéder au départ de samedi.
« Nous le devons à SpaceX. « Sans eux, notre satellite serait resté au sol pendant deux ans. »
ESA
Euclide est lié à une région de l’espace à environ un million de kilomètres de la Terre – le point de Lagrange 2 – où la gravité du Soleil et de la Terre se combine pour créer une région calme où les engins spatiaux peuvent manœuvrer avec un minimum de manœuvres et de consommation de carburant. Le télescope spatial James Webb opère également au point L2.
L’Euclid de 4 760 livres est équipé d’un miroir primaire de 3 pieds de 11 pouces de large et de deux instruments : une caméra à lumière visible de 600 mégapixels et un spectromètre d’imagerie infrarouge de 64 mégapixels. Le champ de vision du télescope est deux fois plus grand que la pleine lune.
Après une période de vérification et d’étalonnage d’un mois, Euclid commencera à cartographier 15 000 degrés carrés du ciel, y compris tout ce qui se trouve en dehors de la Voie lactée, en imaginant des galaxies et des galaxies datant de 10 milliards d’années.
Il capture la transition de l’univers de son effondrement initial provoqué par la gravitation à une ère d’expansion accélérée sous la domination croissante de l’énergie noire.
« Euclid peut, simultanément, fournir un champ de vision beaucoup plus large que celui auquel Hubble peut accéder », a déclaré René Lauriges, scientifique du projet Euclid à l’ESA. « Dans toute sa vie, Hubble n’a jamais couvert plus de 100 degrés carrés, ce qu’Euclide pourrait faire en 10 jours. Donc, pour obtenir nos 15 000 degrés carrés, ce qui correspond à l’étendue de notre étude astronomique, nous en avons besoin. Des images du ciel. »
Générant un tableau de 100 gigaoctets de données compressées par jour, il faudrait six ans à Euclid pour terminer sa carte du ciel, ou 70 000 téraoctets difficiles à imaginer pendant la tâche.
« Votre iPhone a probablement 10 mégapixels », a déclaré Jason Rhodes, membre du consortium de chercheurs Euclid. « Donc, les (deux caméras Euclid) ont ensemble 700 mégapixels. Nous allons prendre des photos toutes les quelques minutes pendant six ans avec ces caméras.
« Mais par rapport à la quantité de données dans l’archive à la fin du processus, la quantité de données que nous envoyons est un autre facteur de mille. »
Gaitee Hussain, chef de la division scientifique de l’ESA, a déclaré que les images contiendront 8 milliards de galaxies, « dont la meilleure et demi à 2 milliards de galaxies sera sélectionnée pour l’expérience de lentille faible ».
« Nous collecterons des millions, des dizaines de millions de décalages vers le rouge spectroscopiques et des milliards de décalages vers le rouge photométriques pour comprendre les distances des galaxies que nous voyons », a-t-il ajouté.
« Cela signifie des débits de données massifs, non seulement pour obtenir des données sur le terrain, mais aussi pour fournir des données… C’est nécessaire pour répondre à la question la plus fondamentale de la physique et de la cosmologie aujourd’hui. De quoi est vraiment fait l’univers ? »
