Le télescope spatial James Webb aidera le vaisseau spatial Euclid à étudier l’énergie noire et la matière noire
Les astronomes pourraient bientôt avoir leur premier aperçu de l’univers sombre.
Le samedi 1er juillet, le vaisseau spatial Euclid de l’Agence spatiale européenne (ESA) lancement sur une fusée SpaceX de Floride en mission pour scruter l’espace lointain et dévoiler l’univers sombre et insaisissable – et la NASA Télescope spatial James Webb sera un partenaire important dans cette quête cosmique.
Après un mois de vol, Euclide atteindra un point de vue à environ 1 million de miles (1,5 million de kilomètres) de la Terre, où il partagera son logement cosmique avec le télescope spatial James Webb (JWST), dont le puissant œil infrarouge sonde l’univers tel qu’il était à peine 100 millions d’années après la Big Bang.
JWST complétera une partie de la mission d’Euclid qui étudiera la nature de énergie noire, l’hypothétique force « anti-gravité » que les scientifiques ont proposée pour expliquer pourquoi l’univers s’étend à un rythme accéléré. L’ESA exploitera Euclid car il cartographie 36% du ciel observable sur six ans.
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Euclid « est plus qu’un télescope spatial, c’est vraiment un détecteur d’énergie noire », a déclaré René Laureijs, scientifique du projet Euclid, lors d’une conférence de presse le 23 juin. « Ce serait beau si les deux télescopes étaient en ligne et James Webb pourrait suivre les nouvelles découvertes d’Euclid. »
Euclid est conçu pour étudier l’énergie noire, dont la nature mystérieuse est « le plus grand embarras que nous ayons actuellement en cosmologie », a déclaré vendredi aux journalistes Guadalupe Cañas Herrera, cosmologiste à l’ESA.
Quand un univers immensément chaud et dense naquit avec le Big Bang il y a environ 13,7 milliards d’années, l’espace lui-même a gonflé plus vite que vitesse de la lumière, et l’univers a doublé de taille au moins 90 fois. Cette inflation s’est calmée en une croissance régulière alors que la matière qui se manifestait dans l’univers tirait sur elle-même en raison de la gravité. Cependant, il y a environ 5 milliards d’années, l’énergie noire a dépassé la gravité en tant que force dominante et a commencé à accélérer la expansion de l’univers.
Pour aider les scientifiques à mieux comprendre la nature de l’énergie noire, Euclid devrait couvrir 15 000 degrés carrés du ciel, dans lequel il étudiera environ 1,5 milliard de galaxies de l’univers primitif en capturant la lumière vieille d’environ 10 à 13 milliards d’années. En utilisant ces données, les scientifiques espèrent chronométrer l’expansion de l’univers à travers les éons et déterminer exactement quand l’énergie noire – qui représente maintenant 68% à 72% de l’énergie et de la matière de l’univers – a commencé à accélérer le cosmos.
Pour recueillir les données requises, Euclid étudiera la lumière des premières galaxies à des longueurs d’onde proches de l’infrarouge, similaire à ce que Webb fait avec sa caméra proche infrarouge (NIRCam). « Là où Webb peut observer extrêmement loin dans le temps et zoomer sur les détails, Euclid peut aller vite et loin », selon l’ESA.
Euclid est capable de visualiser des zones du ciel 100 fois plus larges que le NIRCam de Webb. Par exemple, Euclid collectera des données à partir de 40 000 champs du ciel, chaque tranche s’étendant sur deux pleines lunes et contenant 10 Go de données, a déclaré Laureijs. Webb serait complément Les objectifs d’Euclid en fournissant des observations de suivi plus approfondies de tranches de ciel plus petites que ce dont Euclid est capable, ainsi qu’en enquêtant sur les valeurs aberrantes dans les données.
Le modèle cosmologique largement accepté qui représente notre compréhension de l’histoire et de l’évolution de l’univers, connu sous le nom de modèle de matière noire froide Lambda, repose sur une quelques hypothèses. L’un est que relativité générale reste mis dans les échelles cosmologiques. Le modèle suppose également que l’univers contient de la matière noire froide, qui est un type hypothétique de matière noire qui se déplace plus lentement que la vitesse de la lumière, n’interagit pas avec la matière visible et ne se fait connaître que gravitationnellement, et de l’énergie noire, qui retient à une densité constante à mesure que l’univers s’étend. Le modèle manque d’informations importantes sur la nature de la matière noire et de l’énergie noire, et des décennies de recherches directes et indirectes pour trouver des particules de matière noire continuent de se révéler vides.
Avec Euclid, les scientifiques prévoient de comparer différents modèles cosmologiques qui tentent d’expliquer l’expansion accélérée et de voir lequel correspond le mieux aux données du télescope. Ces résultats pourraient inciter à concevoir un « modèle de gravité modifié ou quelque chose de plus exotique », a déclaré Cañas Herrera.
En fin de compte, les scientifiques espèrent que les découvertes d’Euclid aideront à expliquer s’il y a une « révolution » nécessaire dans notre compréhension des lois de la nature, a déclaré Yannick Mellier, astronome à l’Institut d’astrophysique de Paris qui dirige le consortium Euclid. « En principe, Euclid devrait fournir une réponse décisive sur la nature de l’énergie noire. »