Un nouveau logiciel pour voir les étoiles les plus lointaines

Un nouveau logiciel d'analyse pourrait déclencher un véritable Big Bang dans l'astrophysique européenne.

Un logiciel de pointe a été développé afin d'aider les astrophysiciens à voir les galaxies lointaines comme jamais auparavant. Avec le lancement prochain de missions spatiales de nouvelle génération, le projet permettra aux scientifiques européens de tirer pleinement parti des données les plus récentes.

Lorsqu'ils voyagent dans le cosmos, les astronomes voyagent aussi dans le temps: les galaxies distantes sont si lointaines que leur lumière met des milliards d'années à nous parvenir. La découverte de ces systèmes stellaires revient à observer l'Univers tel qu'il était peu de temps après le Big Bang. Ces images, dites "profondes", sont essentielles pour comprendre les débuts de l'Univers et son évolution, mais il est souvent difficile d'obtenir des images nettes et claires de ces objets lointains.

Une fenêtre sur le passé

"Ces galaxies sont si éloignées que les astrophysiciens ont souvent besoin d'utiliser plusieurs télescopes", explique le professeur Adriano Fontana de l'Observatoire astronomique de Rome de l'INAF, coordinateur du projet ASTRODEEP. "Les données collectées depuis des instruments optiques et, par exemple, infrarouges, ont souvent des propriétés différentes et il peut être difficile de les combiner. Le même objet observé avec plusieurs télescopes peut apparaître de façon très différente."

Pour surmonter ce problème, le projet ASTRODEEP a développé un nouveau logiciel capable de donner un sens aux nombreuses données transmises par les meilleurs satellites et télescopes de l'ESA et de la NASA. Il utilise les meilleures images d'un objet donné, puis extrait les informations cachées dans des images de résolution moins élevée, en les analysant grâce à des techniques mathématiques sophistiquées. Les astrophysiciens peuvent ainsi reconstruire l'histoire de l'Univers avec une précision sans précédent.

"Nous avons utilisé le nouveau logiciel sur les données existantes afin de voir des étoiles lointaines", explique M. Fontana. "La plupart des étoiles sont nées dans des endroits envahis par la poussière, ce qui rend difficile l'observation de ces objets très lointains. En combinant des images optiques et infrarouges, nous pouvons voir à travers la poussière et estimer combien de nouvelles étoiles y sont cachées. Nous voyons d'énormes quantités de nouvelles étoiles dans les galaxies lointaines, mais plus nous nous rapprochons du Big Bang, moins il y a de poussière. C'est ce à quoi nous nous attendions, et nous pouvons maintenant le constater."

Regarder vers l'avenir

Si le projet permet aux astrophysiciens de voir dans le passé lointain comme jamais auparavant, il est aussi résolument tourné vers l'avenir. La technologie logicielle développée par ASTRODEEP est en cours d'évaluation en vue de son adoption par l'ESA pour analyser les données du satellite Euclid, don't le lancement est prévu en 2020. Le principal objectif de cette mission est de résoudre le mystère de la "matière noire" et de "l'énergie noire". De son côté, la NASA prévoit de lancer le télescope spatial James Webb (JWST) au cours des prochaines années.

"Nous voulions préparer des outils pour que les scientifiques européens puissent exploiter efficacement les données qui seront fournies par ces missions", explique le professeur Fontana. "Nous avons également embauché pas moins de 14 jeunes chercheurs pour ce projet, et beaucoup d'entre eux ont obtenu des postes permanents."

Selon le professeur Fontana, la prochaine étape consistera à utiliser ces nouveaux outils logiciels sur de nouvelles données, en particulier lorsque ces nouveaux instruments seront mis en service. À cet égard, l'Europe est bien placée pour jouer un rôle de premier plan en astrophysique. "Le coût de ces infrastructures est considérable: 8 milliards de dollars pour le JWST et plus d'un milliard d'euros pour Euclid. L'investissement dans ce projet est bien plus modeste, mais les avancées qu'il nous apporte sont considérables en regard de son coût", conclut le professeur Fontana.