La NASA commence à concevoir sa prochaine grande mission d’analyses astrophysiques : un télescope spatial qui fournira la plus grande image de l’Univers jamais vue, avec la même profondeur et la même clarté que le télescope spatial Hubble.
Prévu pour être lancé au milieu des années 2020, le télescope à grand champ infrarouge (WFIRST) fonctionnera comme son cousin Hubble, mais avec des yeux beaucoup plus larges. Tout aussi sensible que les caméras de Hubble, l’instrument Wide Field de 300 mégapixels projettera ici une image du ciel 100 fois plus grande. En d’autres termes, une image de WFIRST sera aussi détaillée que 100 images prises par Hubble. « Une image de Hubble est une affiche à plaquer sur le mur, une image WFIRST elle, couvrira tout le mur de votre maison », résume David Spergel de l’Université de Princeton dans le New Jersey.
Ce vaste champ de vision pourra ainsi générer de grandes images de l’Univers comme jamais auparavant, permettant aux astronomes d’explorer certains des plus grands mystères du cosmos, y compris l’accélération de son expansion. Il est ici probablement question d’énergie noire, cette « pression » inexpliquée qui représente actuellement 68 % du contenu total du cosmos, et qui semble avoir évolué au cours de l’histoire de l’Univers. Une autre hypothèse suggère que cette accélération cosmique apparente pointe vers l’effondrement de la théorie générale de la relativité d’Einstein à travers de grandes parties de l’Univers. WFIRST aura donc le pouvoir de tester ces deux idées.
Pour en savoir plus sur l’énergie sombre, ce nouveau télescope aura pour mission de cartographier la manière dont la matière est structurée et distribuée dans le cosmos, et de mesurer comment l’Univers s’est étendu au fil du temps. Au cours de ce processus, la mission étudiera les galaxies à travers le temps cosmique, depuis l’époque actuelle jusqu’à l’époque où la galaxie avait seulement un demi-milliard d’années, soit environ 4 % de son âge actuel. « Pour comprendre comment l’Univers a évolué d’un gaz chaud et uniforme en étoiles, planètes et personnes, nous devons étudier les débuts de ce processus en observant les premiers jours de l’Univers », note Jeffrey Kruk du centre de vol spatial à Greenbelt, dans le Maryland. « Nous avons beaucoup appris d’autres études de grande envergure, mais WFIRST sera le plus sensible et nous permettra d’aller encore plus loin dans le temps ».
WFIRST sera par ailleurs utilisé pour étudier les planètes au-delà de notre système solaire. Dans un processus appelé microlentille, une étoile de premier plan dans notre galaxie agit comme la lentille. Lorsque son mouvement s’aligne aléatoirement avec une étoile de fond éloignée, l’objectif grossit, éclaire et déforme l’étoile de fond. Au fur et à mesure que l’étoile lenticulaire dérive dans son orbite autour de la galaxie et que l’alignement se déplace, la luminosité apparente de l’étoile change également. Le schéma précis de ces changements peut révéler des planètes en orbite autour de l’étoile de fond. Le télescope devrait normalement surveiller environ 100 millions d’étoiles, et devrait trouver environ 2 500 exoplanètes supplémentaires. Cette méthode de détection de planètes est suffisamment sensible pour dénicher des planètes plus petites que Mars.
Ces résultats feront de WFIRST un compagnon idéal pour les missions Kepler de la NASA et le prochain satellite d’enquête sur les exoplanètes TESS, plus adaptés aux grandes planètes en orbite autour de leurs étoiles hôtes. Ensemble, ces trois missions aideront à compléter le recensement des planètes au-delà de notre système solaire. WFIRST proposera également un instrument capable d’imager directement les exoplanètes en bloquant la lumière d’une étoile, permettant d’observer les planètes beaucoup plus faibles. Une étape clé vers de futures missions d’imagerie directe qui étudieront les planètes rocheuses découvertes à proximité. L’instrument sera également capable d’imager des planètes géantes gazeuses en orbite autour d’étoiles matures ressemblant à celles du Soleil.
Ainsi ce futur télescope pourrait donc éventuellement répondre à certaines des questions les plus profondes de l’astrophysique, telles que l’évolution et le sort de l’Univers, et si nous sommes seuls dans le cosmos. Notons également – cerise sur le gâteau – que toutes les données du télescope seront accessibles au public immédiatement après le traitement et la livraison aux archives. Chacun pourra ainsi étudier le cosmos à sa manière, des exoplanètes les plus proches aux amas de galaxies lointaines.
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