En ce qui concerne l'espace en 2025, le Télescope infrarouge à champ large (WFIRST) sera l'observatoire le plus puissant jamais déployé, succédant au vénérable Hubble et Spitzer télescopes spatiaux. S'appuyant sur une combinaison unique de haute résolution et d'un large champ de vision, WFIRST pourra capturer l'équivalent de 100 Hubble-des images de qualité avec un seul coup et arpentez le ciel nocturne avec 1 000 fois la vitesse.
En préparation de cet événement capital, les astronomes du Goddard Space Flight Center de la NASA ont effectué des simulations pour démontrer ce que le WFIRST pourra voir afin de pouvoir planifier leurs observations. Pour donner aux téléspectateurs un aperçu de ce à quoi cela ressemblerait, le Goddard Space Flight Center de la NASA a partagé une vidéo qui simule le WFIRST effectuant une enquête sur la galaxie d'Andromède voisine (M31).
La simulation, qui a été présentée cette semaine lors de la 235e réunion de l'American Astronomical Society (ASS) à Honululu, s'appuie sur des données obtenues par Hubble au cours de centaines d'observations d'Andromède. De cette façon, la simulation donne aux téléspectateurs un aperçu de la vaste étendue et des détails fins que le WFIRST peut fournir avec une seule image.
La prise de vue simulée couvre une région de l'espace mesurant 34 000 années-lumière et met en valeur la lumière rouge et infrarouge de plus de 50 millions d'étoiles individuelles. Avec ce type de puissance d'imagerie, le WFIRST pourrait surveiller en quelques mois autant de ciel dans le spectre proche infrarouge que Hubble l'a fait au cours de trois décennies - et avec autant de détails.
Elisa Quintana, scientifique adjointe du projet WFIRST pour les communications au Goddard Space Flight Center de la NASA, est convaincue que le WFIRST mènera à une révolution en astrophysique. Comme elle l'a déclaré dans un récent communiqué de presse de la NASA:
«Pour répondre à des questions fondamentales telles que: Quelle est la fréquence des planètes comme celles de notre système solaire? Comment les galaxies se forment, évoluent et interagissent? Exactement comment - et pourquoi - le taux d'expansion de l'univers a-t-il changé au fil du temps? Nous avons besoin d'un outil qui puisse nous donner à la fois une vue large et détaillée du ciel. WFIRST sera cet outil. "
Les 18 images montrées dans la simulation représentent une représentation précise de ce que le WFIRST verra à chaque pointage et prise de vue. Avec ses 18 détecteurs, dont chacun mesure 4096 x 4096 pixels, le WFIRST couvrira une zone d'environ 1? fois celle d'une pleine lune avec chaque pointage - alors que les images Hubble individuelles couvrent une zone inférieure à 1% de la zone d'une pleine lune.
En plus de ses capacités d'imagerie, il y a aussi la vitesse de levée extraordinaire que le WFIRST offrira, qui est le résultat de son large champ de vision. En étant en mesure de surveiller une plus grande zone en un seul pointage et de passer rapidement d'un champ à un autre, l'équipe de la mission n'aura pas à passer par le processus laborieux d'être repointée chaque fois qu'elle souhaite arpenter un nouveau champ.
Un autre facteur est l'orbite que le WFIRST occupera, ce qui donnera une vue de l'espace qui n'est généralement pas obstruée par la Terre. Tandis que HubbleL'orbite terrestre basse (LEO) d'environ 560 km (350 mi) signifiait qu'il était souvent en mesure de collecter des données pour seulement la moitié de sa période orbitale, WFIRST sera sur une large orbite d'environ 1,6 million de km (1 million de mi) . À cette distance, il pourra effectuer des observations de façon quasi continue.
Ben Williams, astronome à l'Université de Washington à Seattle, était responsable de la génération de l'ensemble de données simulées pour cette image. Comme il l'a expliqué, le WFIRST fournira une occasion précieuse de comprendre les gros objets proches comme Andromeda, qui sont autrement extrêmement longs à imager car ils occupent une si grande partie du ciel:
«Nous avons passé les deux dernières décennies à obtenir des images à haute résolution dans de petites parties des galaxies voisines. Avec Hubble, vous obtenez ces aperçus vraiment alléchants de systèmes voisins très complexes. Avec WFIRST, tout d'un coup, vous pouvez couvrir le tout sans passer beaucoup de temps. »
Fondamentalement, la capacité de capturer des images d'une si grande zone fournira aux astronomes le contexte dont ils ont besoin pour comprendre comment les étoiles se forment et comment les galaxies changent au fil du temps. Essentiellement, un large champ de vision permettra aux astronomes d'étudier non seulement les étoiles ou les galaxies individuelles, mais aussi les structures qu'elles habitent et l'environnement environnant.
Avec ce niveau de technologie et de capacités à leur disposition, les contrôleurs de mission sont impatients de collecter d'énormes quantités de données sur le cosmos. Au cours de sa mission prévue de 5 ans, WFIRST devrait amasser plus de 20 pétaoctets d'informations sur des milliers de planètes, des milliards d'étoiles et des millions de galaxies. Ces données seront utilisées pour répondre aux questions fondamentales du cosmos et des lois qui le régissent.
Il s'agit notamment de savoir si l'expansion cosmique est due à une force mystérieuse et invisible (aka. Énergie sombre) ou à une panne de la relativité générale à des échelles cosmologiques; quand les premières galaxies sont apparues dans l'Univers et comment elles ont évolué depuis; et si les planètes au-delà de notre système solaire (planètes extrasolaires) ont des atmosphères suffisantes et les conditions nécessaires sur leurs surfaces pour soutenir la vie.
Julianne Dalcanton, professeur d'astronomie à l'Université de Washington, a dirigé le programme Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) sur lequel les données simulées sont basées. Comme elle l’a expliqué, la combinaison des capacités ultra-téléobjectif et super grand-angle de WFIRST (comme le montre leur simulation) peut être révolutionnaire:
«L'enquête PHAT d'Andromède a été un énorme investissement de temps, nécessitant une justification et une réflexion approfondies. Cette nouvelle simulation montre à quel point une observation équivalente pourrait être facile pour WFIRST. »
Une fois qu'il sera opérationnel, WFIRST passera une partie importante de son temps à surveiller des centaines de milliers de galaxies éloignées pour les explosions de supernova, qui peuvent être utilisées pour étudier l'énergie noire et l'expansion de l'Univers. Il utilisera également ce temps pour cartographier les formes et les distributions des galaxies afin de mieux comprendre comment l'Univers a évolué au cours des près de 14 milliards d'années depuis le Big Bang.
WFIRST surveillera également la luminosité de milliards d'étoiles dans la Voie lactée pour être à l'affût d'éventuels événements de microlentille. Celles-ci se produisent lorsque les planètes passent entre leur étoile et l'observateur, amplifiant temporairement la lumière de l'étoile. Donnant sa haute résolution, WFIRST devrait détecter de nombreuses exoplanètes petites, éloignées de leur étoile et des planètes voyous - jouant ainsi un rôle vital dans l'achèvement du recensement des exoplanètes.
WFIRST portera également le rôle de démonstrateur technologique en transportant un coronographe, un instrument conçu pour bloquer la lumière d'une étoile afin que les planètes en orbite autour d'elle puissent être directement imagées et caractérisées. Dans une autre première, les données collectées par WFIRST seront en accès libre et immédiatement accessibles au public. Selon Dalcanton, c'est l'un des aspects les plus importants de la mission.
«Des milliers d'esprits du monde entier pourront réfléchir à ces données et trouver de nouvelles façons de les utiliser», a-t-elle déclaré. "Il est difficile d’anticiper ce que les données WFIRST déverrouilleront, mais je sais que plus nous avons de personnes qui les regardent, plus le rythme de découverte est élevé."
Pour couronner le tout, la mission WFIRST viendra compléter les observatoires déjà dans l'espace. Il s'agit notamment de la NASA Hubble et le Télescope spatial James Webb (qui mènera également des enquêtes approfondies dans le proche infrarouge), ainsi que les Euclide mission - qui mesurera la vitesse à laquelle l'Univers se développe pour déterminer le rôle joué par la matière noire et l'énergie noire.
Comme l'a expliqué Karoline Gilbert, scientifique de mission WFIRST au Space Telescope Science Institute (STSI) à Baltimore, Maryland:
«Avec cent fois le champ de vision de Hubble et la capacité de surveiller rapidement le ciel, WFIRST sera un outil de découverte extrêmement puissant. Webb, qui est 100 fois plus sensible et peut voir plus profondément dans l'infrarouge, sera en mesure d'observer les objets astronomiques rares découverts par WFIRST avec des détails exquis. Pendant ce temps, Hubble continuera à fournir une vue unique sur la lumière optique et ultraviolette émise par les objets que WFIRST découvre, et Webb suit. »
Les années 2020 s'annoncent comme une période très excitante pour les astronomes et les passionnés d'exploration spatiale. Outre les télescopes terrestres et spatiaux de nouvelle génération qui entreront en service, un certain nombre de missions sont destinées à se rendre sur la Lune, sur Mars et sur le système solaire extérieur. Si les mystères de l'Univers et tout ce qui s'y trouve peuvent être comparés à un oignon, alors plusieurs couches seront sûrement décortiquées au cours de cette décennie!
L'image simulée est présentée à la 235e réunion de l'American Astronomical Society à Honolulu, Hawaï.
