VIS: une des plus grandes "caméras" spatiales pour percer les mystères de l'Univers sombre

Publié par Redbran le 11/07/2020 à 13:00
Source: CEA IRFU
En 2022, l'ESA lancera le télescope Euclid, qui vise notamment à cartographier les galaxies lointaines en 3D, caractériser la matière noire et mieux comprendre l'origine de l'expansion accélérée de l'univers. Ces deux instruments viennent d'être livrés à l'ESA par le consortium international Euclid. L'imageur visible VIS, sous la responsabilité du laboratoire des sciences spatiales Mullard de l'UCL (UCL MSSL - Royaume-Uni), a impliqué une participation majeure importante du CEA-Irfu. Il s'agit de la deuxième plus grande caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la...) spatiale en lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) jamais réalisée.


L'instrument VIS. © L.Godart/CEA

Le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant...) Euclid observera les galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux...) lointaines, afin notamment d'étudier la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais dark matter, désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d’effets inattendus,...) et déterminer l'origine de l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la...) de l'expansion de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) et la nature de sa source, l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) noire. Personne ne sait encore ce qu'est l'énergie noire, mais Euclid sera un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande...) déterminant et décisif pour aider les cosmologistes et les astronomes à en percer certains secrets.

Le Dr Yannick Mellier (Institut d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin...) et CEA-Irfu), à la tête du Consortium Euclid formé de plus de 1500 personnes, dont le développement de l'instrument VIS fait partie, a déclaré: "Euclid va révolutionner notre connaissance de l'Univers en effectuant les mesures les plus précises de la matière noire et de l'énergie sombre (En cosmologie, l'énergie sombre est une forme d'énergie hypothétique remplissant tout l'Univers et exerçant une pression négative se comportant comme une force gravitationnelle...), en testant si la théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de relativité date de Galilée. Les travaux d'Einstein en ont fait un important champ d'étude, tant théorique qu'expérimental.) générale d'Einstein doit être modifiée, en pesant les neutrinos et en explorant les détails de l'évolution des galaxies". A propos du VIS, Y. Mellier ajoute "Le VIS a été construit pour acquérir des images de très haute résolution afin de mesurer les formes des galaxies avec une précision inégalée".

50 000 galaxies caractérisées en une seule image prise toutes les 10 minutes

Le télescope Euclid dispose d'un télescope de 1,2 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer qu'une valeur...) optimisé pour fonctionner dans les longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) du visible et de l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) proche. Il recueillera la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de...) des objets lointains de l'Univers et injectera la lumière visible dans l'instrument VIS, offrant la plus grande et la plus précise étude 3D de l'Univers jamais réalisée. La lumière infrarouge sera, quant à elle, envoyée vers le deuxième instrument, le spectrophotomètre fonctionnant dans l'infrarouge proche, appelé NISP, qui vient également d'être livré par le Consortium Euclid, et permettra la réalisation de mesures de distance de ces galaxies et donc de la structuration tridimensionnelle de l'Univers et son évolution au cours de l'histoire cosmique.


© Euclid Consortium

Le professeur Mark Cropper (UCL MSSL), responsable scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) de l'instrument VIS, a déclaré: "La caméra VIS prendra pendant au moins six ans des images de tout le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) utile pour la cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.) à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers,...) et atteindra les parties les plus éloignées de l'Univers. Chacune de ces images sera plus de 70 fois plus grandes que celles captées par le télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un...) et contiendra des informations utiles à tous les domaines de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) en astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques...). Elles seront disponibles pour les astronomes et le public, permettant à chacun de profiter de la beauté du Cosmos".

L'imageur VISible d'Euclid. © Consortium Euclid/Maarten Roos.

L'instrument VIS est équipé d'un plan focal composé de 36 capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique,...) CCD totalisant plus de 600 millions de pixels et développé par le CEA-Irfu. Michel Berthé, responsable du programme Euclid au CEA-Irfu a déclaré: "Chaque image acquise en vol par ce plan focal permettra de caractériser plus de 50 000 galaxies. C'est la deuxième plus grande caméra spatiale observant dans les longueurs d'ondes visibles après celle du satellite Gaïa. Ces observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) permettront de mesurer les déformations des galaxies dues aux faibles effets de lentille gravitationnelle induits par les concentrations de matière noire que la lumière rencontre sur son chemin pour nous arriver. Ces effets de distorsion gravitationnelle, mesurés à différents âges de l'Univers, fourniront des mesures de la distribution de la matière noire et constitueront une contrainte sur l'énergie sombre".

Les premières études de ce plan focal ont été menées à l'Irfu depuis 2010 et après presque 10 ans de développements et de tests, c'est durant l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 2019 qu'il a été testé intégralement par l'Irfu.


Carte des centres de calcul impliqués sur le projet Euclid © Consortium Euclid

Plusieurs dizaines de Pétaoctets de données à traiter

Les données accumulées par Euclid représenteront des centaines de milliers d'images et plusieurs dizaines de pétaoctets (1015 octets) de données. Cette énorme quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la...) d'informations sera traitée par le "segment sol" dans lequel le CEA-Irfu et le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) jouent également un rôle clé, tant dans sa gestion scientifique que dans la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) des algorithmes complexes nécessaires à la réduction des données.

Livraison de VIS: les partenaires

L'instrument VIS a été livré par une équipe d'astronomes et d'ingénieurs de l'UCL Mullard Space Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de connaissances,...) Centre et de l'Open University au Royaume-Uni, avec des équipes de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers du CEA (CEA-Irfu) et de l'Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS IAS) en France, de l'Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (IAPS) en Italie et de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en Suisse. Fondée en 1559 par Jean Calvin, sous le nom d'Académie de Genève, comme un séminaire...) en Suisse. Le programme VIS a été financé en France par le CNES, le CEA et le CNRS et par les agences spatiales respectives au Royaume-Unis, en Italie et en Suisse.

Les instruments VIS et NISP ont été livrés à l'ESA pour être intégrés au télescope développé par Airbus (Airbus est un constructeur aéronautique européen et également un acteur majeur dans la construction aéronautique mondiale. Filiale à...) Defence and Space, à Toulouse. Celui-ci sera ensuite couplé au reste du satellite Euclid.

Contact Irfu:
Michel Berthé

En savoir plus:
- Le communiqué de presse (Un communiqué de presse est un document court envoyé aux journalistes dans le but de couvrir un événement.)
- Le site Euclid France
- Précédents faits marquants liés à la mission Euclid à l'Irfu
- Euclid en images
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