Le télescope Euclid a capturé la galaxie NGC 646 comme une guirlande spatiale festive
Une nouvelle image de la galaxie NGC 646, publiée par l'Agence spatiale européenne (ESA) en collaboration avec le consortium de la mission Euclid, a transformé un coin lointain de l'univers en une sorte de carte de vœux festive. L'image met en évidence une grande galaxie spirale barrée dont les bras spiraux brillants débordent comme une guirlande décorative, tandis que des étoiles et des galaxies plus lointaines scintillent à l'arrière-plan. Derrière l'impression esthétique se cache une histoire scientifique ambitieuse : l'équipe Euclid observe cette galaxie et bien d'autres pour construire la carte tridimensionnelle la plus détaillée de l'univers et mieux comprendre le rôle de la matière noire et de l'énergie noire.
Une carte de vœux de la constellation de l'Hydre Mâle
NGC 646 est située dans la constellation australe de l'Hydre Mâle (Hydrus), invisible à l'œil nu depuis la majeure partie de l'Europe, mais bien accessible aux télescopes de l'hémisphère sud. Il s'agit d'une grande galaxie spirale barrée – sa partie centrale n'est pas seulement constituée d'un "bulbe" brillant compact, mais une "barre" stellaire allongée en sort, à partir de laquelle les bras spiraux se développent ensuite. Une telle structure est typique de nombreuses galaxies spirales matures dans l'univers actuel.
La galaxie a été enregistrée pour la première fois par l'astronome britannique John Herschel en 1834 lors d'une vaste campagne d'observation du ciel austral. Aujourd'hui, près de deux siècles plus tard, Euclid l'observe avec des instruments sophistiqués dans le domaine du visible et du proche infrarouge, révélant des détails inaccessibles aux télescopes terrestres classiques.
Les mesures du décalage vers le rouge montrent que NGC 646 s'éloigne de nous à une vitesse d'environ 8145 kilomètres par seconde, ce qui correspond à une distance d'environ 120 mégaparsecs – soit environ 392 millions d'années-lumière. La lumière que nous voyons maintenant a commencé son voyage vers nous alors que l'ère des dinosaures commençait à peine dans la culture populaire, et que la civilisation humaine n'existait même pas à l'état de traces. Pourtant, à l'échelle cosmologique, NGC 646 appartient toujours au "voisinage" par rapport aux galaxies les plus lointaines qu'Euclid prévoit d'étudier.
Sur l'image d'Euclid, NGC 646 ressemble à un noyau central brillant d'où partent deux bras spiraux clairement définis. Leur teinte bleuâtre trahit la présence d'étoiles jeunes et chaudes, tandis que de sombres filaments de poussière dessinent la structure du disque. Ce contraste fait que la galaxie ressemble vraiment à une guirlande spatiale tendue sur le fond noir de l'univers, ce qui a suscité la comparaison avec des décorations festives.
La "voisine" PGC 6014 : proche sur l'image, lointaine en réalité
Dans la partie gauche de l'image, on voit une galaxie plus petite et plus ronde désignée PGC 6014. À première vue, il semble que NGC 646 ait un "partenaire" d'accompagnement proche avec lequel elle échange des forces gravitationnelles et des gaz. Cependant, les mesures de distance montrent que PGC 6014 se situe à environ 106 mégaparsecs, soit environ 347 millions d'années-lumière de nous. Cela signifie que l'écart entre les deux galaxies est d'environ 45 millions d'années-lumière – bien plus que ce que suggère leur proximité apparente dans le ciel.
Une telle relation est typique des paires de galaxies dites apparentes. Elles se projettent l'une à côté de l'autre dans le ciel, mais se trouvent en réalité à des "étages" différents de l'univers. Contrairement aux systèmes réellement proches et liés gravitationnellement dans lesquels des forces de marée puissantes peuvent déformer les disques, déclencher des vagues de formation d'étoiles ou même fusionner des galaxies en une seule, dans le cas de NGC 646 et PGC 6014, toute interaction gravitationnelle éventuelle serait très faible et éphémère. La netteté d'Euclid aide les astronomes à distinguer les voisins apparents des voisins réellement proches et à mieux comprendre comment l'environnement affecte l'évolution des galaxies.
Euclid : le "détective de l'ombre" européen
L'image de NGC 646 fait partie d'une histoire beaucoup plus large sur la mission Euclid, l'un des projets astronomiques les plus ambitieux d'Europe au cours des dernières décennies. Le télescope a été lancé en juillet 2023 et placé sur une orbite stable autour du point de Lagrange L2 Soleil-Terre, à environ un million et demi de kilomètres de notre planète. De cette position, il peut observer continuellement une grande partie du ciel, loin des perturbations atmosphériques et du bruit thermique qui affectent les instruments terrestres.
Euclid est conçu pour imager environ un tiers du ciel au cours de sa mission nominale de six ans avec une combinaison sans précédent de largeur et de netteté. Deux instruments sont utilisés : la caméra VIS pour des images exceptionnellement nettes dans le domaine visible et l'instrument NISP pour l'observation dans le proche infrarouge et la spectroscopie. Ensemble, ils permettent de réaliser une carte tridimensionnelle de la distribution des galaxies dans le temps et l'espace, jusqu'à des distances de dix milliards d'années-lumière.
L'objectif scientifique principal de la mission est d'étudier la nature de la matière noire et de l'énergie noire – des composants qui constituent environ 95 % de la densité d'énergie totale de l'univers, mais qui n'émettent pas de lumière et que nous ne pouvons pas voir directement. Au lieu de cela, Euclid mesure comment la gravité de ces ingrédients invisibles affecte la forme, la distribution et le mouvement de la matière visible, principalement des galaxies. Grâce au suivi précis du lentillage gravitationnel faible – la déformation subtile de la forme des galaxies sous l'influence de la masse sur le chemin de la lumière – les scientifiques cherchent à reconstruire le "squelette" de la matière noire à l'échelle cosmique.
Premiers ensembles de données : des millions de galaxies et une avalanche de découvertes
Dès ses premières années de fonctionnement, Euclid a commencé à fournir des résultats impressionnants. L'ESA et le consortium Euclid ont publié en mai 2024 les premières "Early Release Observations" – un ensemble de démonstration d'images et de données destiné au public et à la communauté scientifique. Divers objets y sont présentés : des galaxies spirales proches, des amas globulaires, des nébuleuses, des groupes galactiques et de riches amas de galaxies. Ces matériaux ont servi de catalogue des capacités de la mission, mais aussi de terrain d'essai pour le développement de méthodes scientifiques et de logiciels.
En mars 2025, le premier grand ensemble de données collectées lors de la cartographie régulière du ciel a été publié. Il contient plus de 26 millions de galaxies imagées sur une petite partie représentative du ciel, ce qui ne représente qu'une fraction de la couverture finale prévue. Déjà, cet échantillon précoce a permis de créer un catalogue de centaines de milliers de galaxies avec des propriétés mesurées – de la morphologie et de la couleur aux indications sur l'histoire de la formation des étoiles.
Euclid a également identifié dans ces données des centaines de lentilles gravitationnelles fortes, y compris de spectaculaires "anneaux d'Einstein", dans lesquels une galaxie massive ou un amas de galaxies courbe la lumière d'un objet plus lointain en un arc de cercle presque parfait. De tels systèmes sont extraordinairement utiles pour mesurer précisément la distribution de masse, en particulier de la matière noire, dans les lentilles, mais aussi pour étudier des galaxies très lointaines, autrement trop faibles. Les scientifiques ont décrit la série de découvertes comme une "avalanche de nouvelles connaissances", soulignant que le véritable potentiel de la mission ne fait que commencer à s'ouvrir.
Pourquoi les galaxies spirales barrées sont importantes pour la cosmologie
NGC 646 ne se distingue pas seulement par sa beauté ; elle est aussi intéressante en tant qu'exemple de galaxie spirale barrée. Dans de tels systèmes, la "barre" stellaire centrale agit comme un transporteur gravitationnel qui dirige le gaz des parties externes du disque vers le noyau. Cela peut déclencher une formation d'étoiles plus intense dans les régions intérieures, mais aussi alimenter le trou noir supermassif central, s'il est présent. À mesure que la barre évolue, la distribution des étoiles et du gaz change, de sorte que la structure de la galaxie est directement liée à son histoire.
L'observation des galaxies proches montre que les structures de barres sont aujourd'hui très courantes – on estime qu'elles sont présentes dans au moins un tiers des galaxies spirales visibles, voire plus. Dans l'univers plus jeune, cependant, les galaxies barrées étaient plus rares. Cela suggère que les barres se forment et se renforcent à mesure que les galaxies vieillissent, que leurs disques se stabilisent et que la distribution gravitationnelle de la masse devient plus favorable à la formation de telles structures.
C'est précisément là qu'Euclid peut offrir un nouveau niveau de compréhension. Sa capacité à imager de vastes zones du ciel en peu de temps signifie que les scientifiques obtiendront un échantillon statistiquement extrêmement large de galaxies de formes, de tailles et de distances différentes. En comparant des galaxies comme NGC 646, que nous voyons relativement proches, avec celles dont nous observons la lumière provenant d'une phase beaucoup plus précoce de l'univers, il est possible de suivre l'évolution de la fréquence des barres au cours du temps cosmique. Cela donne un aperçu de la façon dont les disques mûrissent, comment la matière noire est distribuée dans le halo autour des galaxies et comment le gaz se transforme progressivement en étoiles.
NGC 646 est d'autant plus intéressante qu'elle est classée comme galaxie à faible brillance de surface – son disque est relativement diffus et brille faiblement par unité de surface. De telles galaxies ont longtemps été un défi à observer car leur lumière était facilement "engloutie" par la luminescence du fond et le bruit. Les instruments d'Euclid, optimisés pour la détection de structures très faibles, font de tels objets une cible naturelle, ouvrant une fenêtre sur un segment jusqu'ici peu exploré du "bord sombre" des disques galactiques.
Un univers qui se refroidit lentement
L'image scientifique plus large dans laquelle s'inscrivent les galaxies comme NGC 646 nous dit que l'univers se trouve dans une phase de développement ultérieure et plus calme. Les analyses des données d'Euclid combinées aux mesures du télescope spatial Herschel suggèrent que le taux de formation d'étoiles dans l'univers a déjà atteint son apogée il y a plus de dix milliards d'années. Depuis lors, le taux moyen de formation de nouvelles étoiles diminue progressivement, tandis que les galaxies se "refroidissent" lentement et épuisent leurs réserves de gaz.
Bien que les étoiles continueront à se former pendant très longtemps – des billions d'années selon certaines estimations – les recherches actuelles confirment que l'ère de la formation d'étoiles la plus intense est derrière nous. Dans ce contexte, les observations des galaxies actuelles par Euclid servent de sorte d'inventaire de la phase tardive de l'univers : elles montrent quelle est la distribution des étoiles, du gaz et de la poussière après "l'âge d'or" de la formation des étoiles. Dans des galaxies comme NGC 646, de nouvelles étoiles naissent encore, en particulier dans les bras spiraux, mais la tendance globale est à un apaisement progressif.
Pour la cosmologie, il est crucial de comprendre comment cette évolution à long terme est liée à l'action de l'énergie noire, qui accélère l'expansion de l'univers. À mesure que l'espace s'étend de plus en plus vite, les galaxies s'éloignent les unes des autres et l'attraction gravitationnelle a de plus en plus de mal à s'opposer à cette tendance. La cartographie à grande échelle d'Euclid permettra de tester différents modèles d'énergie noire et de décrire précisément comment les structures de l'univers évoluent sous son influence.
Le prix de la précision : de l'instrument à l'analyse
Pour que des images comme celle de NGC 646 soient à la fois de beaux matériaux visuels et des données scientifiques fiables, un traitement complexe est nécessaire. Les données des détecteurs d'Euclid passent par une série d'étapes : suppression des artefacts instrumentaux, étalonnage astrométrique et photométrique, empilement (stacking) de plusieurs expositions et création de catalogues d'objets. Pour les premières observations de démonstration, des traitements spécialisés ont été développés pour préserver la structure fine des bras spiraux, tout en garantissant que les paramètres mesurables – tels que la luminosité, la couleur et la forme – puissent être utilisés dans des analyses statistiques sérieuses.
Euclid est particulièrement sensible à la lumière diffuse très faible, établissant ainsi de nouvelles normes dans la recherche sur les galaxies à faible brillance de surface et les halos d'étoiles étendus autour des galaxies. Dans le cas de NGC 646, cela signifie que les astronomes peuvent étudier non seulement le disque brillant, mais aussi les structures subtiles dans les parties externes, où se cache souvent le "registre historique" des fusions avec de plus petites galaxies satellites et des interactions de marée.
Un projet européen de portée mondiale, avec la participation de la Croatie
Euclid est un exemple typique d'une grande entreprise internationale impliquant des dizaines d'instituts scientifiques, de partenaires industriels et d'agences spatiales. Outre l'ESA et ses États membres, des organisations partenaires hors d'Europe jouent un rôle clé, notamment la NASA, qui a contribué par des composants spécifiques et son expertise. L'objectif commun est de créer une ressource scientifique ouverte dans laquelle des milliers de chercheurs du monde entier puiseront pendant des années.
La République de Croatie collabore avec l'ESA sur la base d'un accord de coopération et du statut d'"État coopérant européen" signé en 2023. Ce cadre facilite la participation des institutions et entreprises nationales à des projets comme Euclid, que ce soit par le développement de logiciels, le traitement de données ou des services techniques spécialisés. Bien que les contributions directes des différents États soient difficiles à distinguer dans des missions d'une telle envergure, le fait que la Croatie participe à l'écosystème spatial européen signifie que les scientifiques et ingénieurs nationaux peuvent également s'impliquer dans l'utilisation des données d'Euclid.
Pour les étudiants en physique, en informatique et en ingénierie, cela ouvre des opportunités de travailler sur des problèmes de pointe – des algorithmes d'apprentissage automatique pour la reconnaissance des galaxies au développement de visualisations qui rapprochent les résultats cosmologiques complexes du grand public. L'image de NGC 646 est donc, en plus d'être une "carte de vœux" de l'espace, un rappel que les institutions européennes et croates participent à la course mondiale pour comprendre l'univers.
Une guirlande céleste comme annonce d'un grand atlas cosmologique
L'image de NGC 646 n'est qu'un petit segment d'une immense mosaïque qu'Euclid assemble au cours de sa mission pluriannuelle. D'ici fin 2026, la publication du premier ensemble complet de données issues d'une année d'observation est prévue, couvrant environ 1900 degrés carrés de ciel – soit environ 14 % de la surface totale prévue pour l'ensemble du projet. Dans ces données, des centaines de milliers de galaxies seront enregistrées avec une résolution exceptionnelle, des systèmes nains simples et pâles aux amas massifs dans lesquels des villes galactiques entières entrent en collision.
Pour les scientifiques, ces images représenteront une source inépuisable d'informations sur la façon dont les galaxies naissent, fusionnent et comment elles sont façonnées par la gravité, la matière noire et l'énergie noire. Pour le public, les photographies comme celle de NGC 646 offrent l'occasion de vivre la recherche spatiale comme une partie du quotidien – que ce soit comme source d'inspiration pendant les fêtes ou comme sujet de discussion sur ce que signifie vivre sur une petite planète au sein d'une galaxie spirale, dans un univers rempli de structures ressemblant à des guirlandes scintillantes.
Dans les années à venir, Euclid continuera d'envoyer de nouvelles images et de mesurer des données qui rempliront progressivement son "atlas cosmique". La galaxie NGC 646 restera gravée dans les mémoires comme l'une des premières cartes de vœux de cette grande entreprise – un symbole visuel impressionnant du fait que, malgré le refroidissement lent de l'univers, notre curiosité ne se refroidit pas, mais trouve au contraire de nouvelles raisons de regarder toujours plus loin.
Sources :
- Consortium Euclid – article de blog "Happy Holidays 2025" avec description de la galaxie NGC 646 et de l'image de fête d'Euclid (lien)
- Copernical – article "Euclid’s galaxy garland" sur l'image de la galaxie NGC 646 et les premières années de la mission Euclid (lien)
- COSMOS / ESA – page officielle de la mission Euclid avec description des objectifs, des instruments et de la portée de l'étude du ciel (lien)
- ESA – "Euclid’s first images: the dazzling edge of darkness" – annonce sur les premières images en couleurs réelles et les capacités du télescope (lien)
- Euclid ERO – page officielle de la publication publique anticipée des données et des premiers résultats scientifiques de la mission (lien)
- NGC 646 – données encyclopédiques sur la galaxie, distance, vitesse d'éloignement et statut de galaxie spirale barrée à faible brillance de surface (lien)
- Reuters – article sur la première grande publication des données d'Euclid en 2025 et la création de l'atlas cosmologique (lien)
- The Guardian / AP – articles sur les anneaux d'Einstein et le lentillage gravitationnel observés par Euclid et la signification pour l'étude de la matière noire (lien)
- LiveScience – analyse des données d'Euclid et Herschel sur la baisse du taux de formation d'étoiles et le "refroidissement" de l'univers (lien)
- ESA / Ministère de la Science, de l'Éducation et de la Jeunesse RH – informations sur le statut de la République de Croatie en tant qu'État coopérant européen de l'Agence spatiale européenne (European Cooperating State) et cadres de coopération (lien)
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