Le dilemme de l’objectif dans les portraits de famille
Lorsqu’il s’agit de prendre des photos de famille rassemblant des dizaines de personnes pendant les fêtes, l’objectif d’un smartphone classique présente un angle de vue limité. Il faut alors souvent procéder par étapes ou demander à tout le monde de se serrer au centre. Si l’on souhaite distinguer clairement les traits de chacun tout en immortalisant l’ensemble de la pièce en un seul déclic, un objectif ultra-grand-angle à haute résolution s’avère indispensable.
Les astronomes ont été confrontés à un dilemme similaire au cours des trois dernières décennies. Bien que le télescope spatial Hubble (Hubble Space Telescope, le premier grand télescope spatial optique de l’humanité) bénéficie d’une résolution exceptionnelle, son champ de vision pour une observation unique ne couvre qu’environ un cinq-millième de la surface de la pleine lune. C’est comme observer le ciel nocturne à l’aide d’un téléobjectif : obtenir une image nette d’une galaxie spécifique nécessite de s’y attarder pendant des jours, rendant pratiquement impossible les relevés célestes à grande échelle.
Au petit matin du 30 août 2026, le télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA (un télescope de relevé portant le nom de la première femme nommée astronome en chef de l’agence) a été lancé avec succès à bord d’une fusée Falcon Heavy. Bien que le diamètre de son miroir principal soit de 2,4 mètres, soit le même que celui de Hubble avec une netteté équivalente, une seule image couvre une surface du ciel 100 fois supérieure à celle de Hubble et du télescope Webb.
Balayer les 95 % invisibles de l’Univers
Les étoiles, les planètes, les gaz, et même les atomes qui constituent nos corps — tout ce que l’œil humain et les instruments optiques peuvent voir — ne représentent que 5 % de la masse et de l’énergie totales de l’Univers. Les 95 % restants appartiennent à un monde invisible, impossible à observer directement.
Ces 95 % de composants cachés se divisent en deux parties : environ 27 % de matière noire (Dark Matter, une colle invisible qui n’émet ni ne réfléchit la lumière, maintenant les galaxies ensemble par gravité) et près de 68 % d’énergie noire (Dark Energy, une mystérieuse force répulsive et intangible qui accélère l’expansion de l’Univers). Puisqu’elles ne diffusent aucune lumière, les instruments d’observation actuels sont incapables d’en capturer des images directes.
Comme le souligne l’astronome Jennifer Millard, bien que les scientifiques puissent observer les effets physiques induits par la matière noire et l’énergie noire, leur nature profonde demeure une énigme. La méthode pour débusquer ces composantes invisibles consiste à déduire leur existence en observant les variations de position de centaines de millions de galaxies sur de vastes étendues. S’attarder sur une ou deux étoiles dans l’immensité du ciel nocturne ne permettra jamais de percevoir les variations de l’expansion de l’espace dans son ensemble. Ce n’est qu’en capturant simultanément des centaines de millions de galaxies et en analysant leurs motifs de distribution sur des milliards d’années qu’il devient possible de retracer la dynamique de l’énergie noire qui étire l’Univers.
Un avant-poste en espace profond à 1,5 million de kilomètres de la Terre
Le matin du 30 août 2026, au centre spatial Kennedy en Floride, la fusée Falcon Heavy de SpaceX s’est élancée vers les cieux, propulsée par de gigantesques flammes. Jackie Townsend, chef de l’équipe du projet, a comparé ce lancement à une aube majestueuse ; environ 30 minutes après le décollage, la fusée a placé le télescope avec précision sur sa trajectoire prévue.
Image : La fusée Falcon Heavy décolle vers le ciel de l’aube. Source : NASA/John Kraus via BBC
Image : Composition verticale du décollage de la fusée. Source : Reuters via BBC
Cette installation phare, d’un coût estimé à 4,3 milliards de dollars, effectue actuellement un voyage en espace profond d’environ 3 mois. Sa destination finale est le point de Lagrange L2 du système Soleil-Terre (Sun-Earth Lagrange Point 2, un emplacement situé à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, où les forces gravitationnelles du Soleil et de la Terre atteignent un équilibre subtil). Cette distance équivaut à peu près à quatre fois celle séparant la Terre de la Lune, et le célèbre télescope spatial Webb évolue également à proximité de cette zone.
Ce positionnement a été choisi afin de s’affranchir des interférences du rayonnement thermique infrarouge émis par le système Terre-Lune. La Terre et la Lune dégageant elles-mêmes une chaleur intense, observer des signaux infrarouges depuis l’orbite terrestre basse reviendrait à chercher la lueur de lucioles à côté de phares éblouissants. Placer le télescope spatial Roman dans la zone d’ombre à 1,5 million de kilomètres permet de maintenir une température ambiante extrêmement basse, offrant ainsi à ses instruments infrarouges la possibilité de capter les lueurs faibles et millénaires provenant de milliards d’années-lumière.
Cartographier l’Univers comme on épluche un oignon
Les astronomes envisagent d’utiliser le champ de vision ultra-large du télescope Roman pour concevoir une carte tridimensionnelle de l’Univers s’étendant sur des milliards d’années-lumière de profondeur. À l’image des couches successives d’un oignon que l’on éplucherait, cette carte dévoilera la morphologie de la distribution des galaxies à travers différentes époques historiques.
Au fur et à mesure que l’Univers poursuit son expansion au fil du temps, l’effet répulsif de l’énergie noire selon les époques laisse son empreinte dans la densité de la répartition galactique. En mesurant les régularités d’alignement des galaxies à différentes profondeurs de ces strates, les astronomes pourront calculer avec précision si l’énergie noire a soutenu l’expansion à un rythme constant au cours des derniers milliards d’années, ou si sa puissance a fluctué.
Tout en traquant l’énergie noire, le télescope Roman sera le vecteur de bien d’autres découvertes scientifiques. Au cours de sa mission, prévue pour durer de 5 à 10 ans, Nicola Fox, responsable à la NASA, s’attend à ce qu’en plus d’établir la cartographie détaillée de milliards de galaxies, le télescope s’appuie sur l’effet de microlentille gravitationnelle pour recenser des dizaines voire des centaines de milliers d’exoplanètes (Exoplanet, des planètes en orbite autour d’autres étoiles que le Soleil) et pour approfondir l’étude de l’évolution des trous noirs.
Image : Le télescope Roman exposé au Goddard Space Flight Center. Source : Getty Images via BBC
De la mère de Hubble à l’ère des relevés panoramiques
Le nom du télescope spatial Roman rend hommage à Nancy Grace Roman (1925-2018). Première femme astronome en chef de l’histoire de la NASA, elle a joué un rôle moteur dans les premiers projets de télescopes spatiaux et est respectueusement surnommée la « mère de Hubble » par la communauté scientifique. De son vivant, elle affirmait que la découverte la plus stupéfiante du télescope Hubble était la confirmation de l’expansion accélérée de l’Univers.
Aujourd’hui, le télescope qui porte son nom s’est officiellement envolé vers les étoiles. En photographiant un champ de vision centuplé en une seule prise, le télescope Roman fait passer l’échantillonnage local, autrefois long et fastidieux, à la dimension d’un relevé panoramique à grande échelle.
Pour la première fois, l’humanité accède à une couverture panoramique de haute précision pour dresser un bilan de santé exhaustif de l’Univers. Face à ce monde invisible qui compose 95 % du cosmos, ce vaste balayage apportera des éléments de preuve déterminants pour percer enfin le mystère de l’énergie et de la matière noires.
Liens de référence :
- Reportage de la BBC : Le lancement du télescope spatial Roman ouvre l’exploration de l’énergie noire
- Revue scientifique Nature : Planification de la mission et objectifs scientifiques du télescope Roman de la NASA
- Site officiel de la NASA : Présentation officielle de la mission du télescope spatial Roman
