samedi, novembre 30, 2024

Le télescope spatial sondant l’univers entier pour comprendre la matière noire et l’énergie noire

Ce week-end a vu le lancement de la mission Euclid de l’Agence spatiale européenne (ESA) : un télescope spatial qui vise à percer les mystères de la matière noire et de l’énergie noire. Le vaisseau spatial de 2,2 tonnes avec son télescope de 1,2 mètre a été transporté dans l’espace par une fusée SpaceX Falcon 9 et est maintenant en route vers son orbite autour du soleil.

La mission devait initialement être lancée à l’aide d’une fusée russe Soyouz depuis le port spatial européen en Guyane française, mais après l’invasion de l’Ukraine par la Russie, la coopération entre l’ESA et la Russie a été interrompue. Ainsi, à la place, le télescope a été lancé depuis la station de la Force spatiale de Cap Canaveral en Floride, décollant à 00 h 11 HE le samedi 1er juillet.

Le télescope se dirige vers une orbite appelée L2, le deuxième point de Lagrange, qui est la même orbite utilisée par le télescope spatial James Webb et d’autres télescopes spatiaux. Cette orbite offre une grande stabilité, ce qui est particulièrement important pour une mission comme Euclid qui vise à collecter des observations extrêmement détaillées de l’univers.

Euclid devrait arriver à L2 d’ici quatre semaines, puis effectuer deux mois de préparations avant de commencer les observations scientifiques vers le début du mois d’octobre.

Après avoir été encapsulé dans le carénage du SpaceX Falcon 9, le 29 juin 2023, Euclid de l’ESA a été transporté au Cape Canaveral Space Launch Complex 40 (SLC-40) en Floride, aux États-Unis.
Image : ESA

Euclid effectuera des études à la fois larges et profondes de l’univers, assemblant des images pour créer une carte de l’univers afin d’aider à en apprendre davantage sur deux concepts mystérieux : la matière noire, qui représente environ 27 % de tout ce qui existe, et l’énergie noire, qui représente pour environ 68% de l’univers. Chaque atome, molécule et morceau de matière que nous pouvons observer constitue le minuscule 5% restant connu sous le nom de matière ordinaire ou baryonique.

Le télescope se dirige vers la même orbite utilisée par le télescope spatial James Webb

Nous savons que la matière noire et l’énergie noire doivent exister à cause des mouvements des galaxies et de la façon dont l’univers se dilate. Cependant, ils sont extrêmement difficiles à étudier car la matière noire n’interagit pas avec la lumière et l’énergie noire est une forme d’énergie inconnue. Donc, pour en trouver la preuve, nous devons regarder à très grande échelle.

« Si vous voulez faire de la cosmologie et observer le cosmos dans son ensemble, vous devez faire une grande enquête », a expliqué Giuseppe Racca, responsable du projet Euclid à l’ESA lors d’un point de presse. « Et Euclid est spécialement conçu avec un télescope à très grand angle pour couvrir la majeure partie de l’univers qui peut être observée en très peu de temps. »

La fusée SpaceX Falcon 9 transportant la mission Euclid de l’ESA.
Image : ESA

Le télescope Euclid examinera 36 % du ciel au cours de sa mission de six ans, et pour observer une zone aussi grande, le télescope a un champ de vision très large. Cela fait référence à la quantité de ciel qui peut être observée à travers le télescope, et dans le cas d’Euclide, le champ de vision est de 2,5 fois la taille de la lune.

Comparez cela à, disons, le télescope spatial Hubble, qui a un champ de vision qui n’est que de 1/12e de la taille de la lune. Hubble peut imager des objets comme des galaxies ou des nébuleuses avec beaucoup de détails, mais il faudrait environ 1 000 ans à Hubble pour étudier une zone du ciel comparable à Euclide.

Nous savons que la matière noire et l’énergie noire doivent exister à cause des mouvements des galaxies et de la façon dont l’univers se dilate

Et si vous vous demandez pourquoi Euclide n’arpentera qu’un peu plus d’un tiers du ciel, c’est parce qu’il est impossible de voir des galaxies lointaines dans d’autres régions du ciel, car ces objets distants sont bloqués par des étoiles plus proches et de la poussière dans la nôtre. galaxie.

Euclid disposera de deux instruments : l’instrument VISible ou VIS, qui fonctionne dans la longueur d’onde de la lumière visible, et le spectromètre et photomètre proche infrarouge ou NISP, qui fonctionne dans le proche infrarouge. La couverture de ces deux longueurs d’onde permet aux chercheurs de voir des galaxies décalées vers le rouge, ce qui signifie que parce qu’elles s’éloignent de nous, la lumière qui en provient est décalée vers l’extrémité rouge du spectre.

En combinant les observations des deux instruments, les observations d’Euclid peuvent être utilisées pour créer une carte 3D montrant la distribution de la matière visible dans l’univers.

Mais la matière noire n’est pas visible, c’est pourquoi elle est si difficile à étudier. Il ne peut pas être observé directement, mais sa présence peut être déduite en regardant la distribution de la matière que nous pouvons voir.

Le miroir principal de 1,2 m de diamètre de l’ESA Mission Euclide pour dévoiler l’univers sombre, vu lors de l’assemblage, de l’intégration et des tests.
Image : ESA

« L’énergie noire et la matière noire se révèlent par les changements très subtils qu’elles apportent à l’apparence des objets dans l’univers visible », a expliqué René Laureijs, scientifique du projet Euclid.

Les deux principales méthodes d’étude de l’énergie noire et de la matière noire utilisées par Euclid seront la lentille faible et l’agrégation de galaxies. L’utilisation de deux méthodes pour examiner la même chose permet aux chercheurs de vérifier leurs résultats les uns par rapport aux autres, ce qui, espérons-le, aboutira à des résultats plus précis.

La lentille gravitationnelle est un effet dans lequel la gravité de très grands objets comme les galaxies ou les amas de galaxies déforme l’espace-temps, agissant comme une loupe et modifiant la lumière provenant d’objets distants derrière l’objet de premier plan.

Cette image illustre comment les mesures effectuées par Euclid peuvent être utilisées pour déduire la manière dont la matière noire est distribuée dans l’Univers.
Image : ESA

En voyant la force de cet effet de lentille, les scientifiques peuvent calculer la masse de l’objet de premier plan – et ils peuvent comparer cette masse calculée à la masse de la matière visible dans la galaxie de premier plan. S’il y a une grande différence entre les masses calculées et observées, cela suggère la présence de grandes quantités de matière noire au premier plan.

L’autre effet, le regroupement des galaxies, fait référence à la façon dont les galaxies sont réparties en trois dimensions à travers l’univers. Au fur et à mesure que l’univers s’étend, les galaxies s’éloignent de nous, ce qui entraîne un décalage vers le rouge. Les scientifiques peuvent comparer la distance réelle à une galaxie avec son décalage vers le rouge en utilisant un phénomène appelé oscillations acoustiques du baryon, et cela peut montrer à quelle vitesse l’univers se développe – ce qui est directement lié à l’énergie noire.

c’est parce qu’il est impossible de voir des galaxies lointaines dans d’autres régions du ciel

Combinées, ces méthodes devraient aider les cosmologistes à en savoir plus sur la matière noire et l’énergie noire que jamais auparavant. Pour collecter les données, Euclid prendra environ 1 million d’images de 12 milliards d’objets au cours de sa mission. Cela devrait nous rapprocher de la capacité à la fois de détecter et d’étudier ces phénomènes insaisissables, et de comprendre la composition de l’univers qui nous entoure.

« C’est plus qu’un télescope spatial », a déclaré Laureijs, « c’est vraiment un détecteur d’énergie noire. »

source site-132

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