L'univers tel que nous le connaissons se dote d'une nouvelle carte, sans précédent. Après un lancement réussi et un positionnement en orbite terrestre basse, le plus récent télescope spatial astrophysique de la NASA, connu sous le nom de SPHEREx, a entamé sa mission révolutionnaire de cartographie de l'ensemble du ciel. Ce qui rend cette mission particulièrement importante, c'est le fait que les données sont partagées avec le monde quasi instantanément. Chaque semaine, un nouvel ensemble de données issues de l'étude spatiale arrive dans les archives publiques, ouvrant les portes du cosmos aux scientifiques ainsi qu'aux passionnés du monde entier. Cette pratique de transparence permet une exploration collective des plus grands secrets de l'univers, de ses tout débuts à la recherche des conditions préalables à la vie.

Le nom complet de la mission, Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer (Spectrophotomètre pour l'histoire de l'univers, l'époque de la réionisation et l'exploration des glaces), décrit précisément ses objectifs ambitieux. Au cours de sa mission principale de two ans, SPHEREx survolera et photographiera le ciel entier deux fois par an, créant ainsi quatre cartes complètes de la voûte céleste. Ces données permettront à l'équipe scientifique, ainsi qu'à la communauté mondiale, d'explorer tout, des lois physiques qui régissaient l'expansion de l'univers immédiatement après le Big Bang, à la distribution de la glace d'eau et des molécules organiques au sein de notre galaxie, la Voie lactée.

Une révolution en 102 couleurs infrarouges

Bien que des missions précédentes, comme le célèbre télescope WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA, aient également cartographié l'ensemble du ciel, SPHEREx apporte un saut technologique qui change les règles du jeu. Alors que WISE observait l'univers dans quatre bandes infrarouges, SPHEREx le fait dans pas moins de 102 longueurs d'onde infrarouges différentes. Cette différence apparemment technique est le fondement de la puissance de la nouvelle mission. Observer le même objet céleste en 102 "couleurs" permet aux scientifiques d'appliquer une technique puissante connue sous le nom de spectroscopie.

La spectroscopie fonctionne comme une empreinte digitale cosmique. Chaque élément chimique et chaque molécule absorbe et émet de la lumière à des longueurs d'onde uniques et spécifiques. En analysant le spectre de la lumière provenant d'une étoile, d'une nébuleuse ou d'une galaxie lointaine, les scientifiques peuvent déterminer avec précision sa composition chimique. Avec 102 longueurs d'onde, SPHEREx peut identifier les signatures de molécules spécifiques avec une précision incroyable. Techniquement, le télescope a un miroir de 20 centimètres de diamètre et utilise des détecteurs avancés refroidis à une température inférieure à 80 Kelvins (-193 °C) pour réduire son propre bruit thermique et permettre la détection de signaux extrêmement faibles provenant de l'univers profond.

Échos du Big Bang et aube cosmique

L'un des trois principaux objectifs scientifiques de la mission SPHEREx est de scruter les tout premiers instants de l'existence de l'univers. Plus précisément, la mission est conçue pour étudier l'inflation cosmique – une expansion théorique et extrêmement rapide de l'univers qui s'est produite dans le premier billionième de billionième de seconde après le Big Bang. Bien qu'il ne puisse pas observer directement ce moment, SPHEREx cherchera ses conséquences dans la structure actuelle de l'univers.

La mission créera la plus grande carte tridimensionnelle de l'univers à ce jour, en enregistrant avec précision les positions de centaines de millions de galaxies. La théorie de l'inflation prédit des motifs statistiques subtils mais reconnaissables dans la manière dont ces galaxies sont réparties à de vastes échelles. En analysant ces motifs, c'est-à-dire la manière dont les galaxies se regroupent, les scientifiques peuvent tester différents modèles d'inflation et obtenir un aperçu des processus physiques fondamentaux qui ont façonné notre univers. La deuxième partie du nom de la mission, "Époque de la réionisation", fait référence à la période de plusieurs centaines de millions d'années après le Big Bang, lorsque les premières étoiles et galaxies ont commencé à émettre suffisamment d'énergie pour ioniser l'hydrogène neutre qui remplissait l'univers, le rendant transparent à la lumière. En mesurant la luminosité totale de toutes les galaxies à travers l'histoire cosmique, SPHEREx aidera également à éclairer cette phase cruciale de l'évolution.

À la recherche des ingrédients de la vie dans la Voie lactée

Le deuxième pilier clé de la recherche de la mission SPHEREx est la recherche des ingrédients de base nécessaires à la vie telle que nous la connaissons. L'accent est mis sur la cartographie de la distribution de la glace d'eau et des molécules organiques au sein de notre galaxie. Ces molécules, telles que le dioxyde de carbone, le méthanol et le monoxyde de carbone, sont gelées à la surface de minuscules grains de poussière au sein de nuages moléculaires denses et froids. Ce sont précisément ces nuages qui sont les "pouponnières" d'étoiles et de planètes.

Lorsqu'une nouvelle étoile se forme au sein d'un tel nuage, un disque de gaz et de poussière – appelé disque protoplanétaire – se crée autour d'elle, à partir duquel naissent les planètes. On pense que la glace et les molécules organiques du nuage sont des ingrédients clés de ces disques. Plus tard, lors de la formation d'un système planétaire, les comètes et les astéroïdes, qui sont en fait des vestiges de ce processus, peuvent livrer ces molécules à la surface de jeunes planètes, apportant potentiellement de l'eau et les "briques de la vie". SPHEREx créera la première "carte des glaces" complète de la Voie lactée, montrant où ces ressources vitales sont les plus abondantes et aidant les scientifiques à comprendre les processus chimiques qui précèdent la formation des planètes.

Science ouverte : des données accessibles au monde entier

L'engagement de la NASA en faveur de la science ouverte et du partage transparent des données est pleinement réalisé grâce à SPHEREx. Toutes les données collectées par le télescope deviennent publiquement accessibles via l'Archive scientifique infrarouge de la NASA/IPAC (IRSA) en seulement 60 jours. Ce court délai est nécessaire pour que l'équipe de la mission traite les données brutes – supprime les artefacts instrumentaux, corrige les effets des détecteurs et aligne précisément les images avec les coordonnées astronomiques. En plus des données elles-mêmes, des descriptions détaillées des procédures de traitement sont également publiées, permettant aux autres chercheurs un contrôle et une compréhension complets du matériel.

Une telle approche encourage la collaboration scientifique à l'échelle mondiale. "En publiant les données, nous permettons à toute la communauté astronomique d'utiliser SPHEREx pour travailler sur tous les autres domaines de la science", a déclaré Rachel Akeson, responsable du Centre de données scientifiques de SPHEREx. L'équipe de la mission ne pourrait pas à elle seule explorer tout ce que les données offrent ; de cette façon, des milliers de scientifiques peuvent exploiter ce trésor d'informations pour leurs propres projets et découvertes, souvent inattendus.

Synergie avec d'autres géants de l'espace

La valeur de la mission SPHEREx est encore démultipliée lorsque ses données sont utilisées en combinaison avec d'autres observatoires puissants. Son rôle est souvent décrit comme celui d'un "chercheur de cibles". Comme il cartographie l'ensemble du ciel, SPHEREx est idéal pour identifier les objets ou phénomènes astronomiques les plus intéressants.

Une fois que SPHEREx a repéré quelque chose de prometteur, des télescopes avec un champ de vision beaucoup plus étroit mais une résolution plus élevée, comme le télescope spatial James Webb (JWST), peuvent être dirigés vers cette cible pour une étude détaillée. Les données de la mission aideront également à déterminer plus précisément les paramètres des exoplanètes découvertes par le satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). De plus, en combinaison avec la mission Euclid de l'Agence spatiale européenne et le futur télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA, les cartes complètes de SPHEREx fourniront un contexte crucial pour l'étude de la matière noire et de l'énergie noire, les forces mystérieuses qui dominent l'univers. La gestion de la mission est confiée au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, tandis que le vaisseau spatial et le télescope ont été construits par la société BAE Systems, avec la participation d'une équipe scientifique internationale des États-Unis, de la Corée du Sud et de Taïwan. Pour plus d'informations sur la mission, visitez le site officiel https://nasa.gov/SPHEREx.

L'article original a été publié sur le portail du Jet Propulsion Laboratory de la NASA.
Source : How NASA’s SPHEREx Mission Will Share Its All-Sky Map With the World
Auteur : Lauren Leese | NASA/JPL-Caltech