(Symbolique) Le télescope NASA PRIMA sera équipé d’un miroir en aluminium actif de 1,8 mètres de diamètre, conçu pour capter les radiations thermiques spatiales. Ses instruments fonctionneront dans l’infrarouge lointain, un domaine peu exploité par les télescopes Webb et les radiotélécopes. Le Max-Planck-Institut pour l’Astronomie à Heidelberg fournira des miroirs de précision accompagnés de l’électronique de contrôle. Le lancement est prévu pour 2033.
(Photo : © Max-Planck-Institut)
La NASA a approuvé la mission PRIMA, qui vise à capter des lumières que ni le télescope spatial James-Webb ni les radiotélescopes terrestres ne peuvent bien détecter. Avec cette mission, le Max-Planck-Institut pour l’Astronomie à Heidelberg fournira les composants essentiels pour observer des matières froides, jusqu’ici cachées, révélant ainsi des pans de l’histoire de l’univers.
Lorsqu’on observe une nébuleuse de la voie lactée à l’aide d’un télescope classique, c’est souvent l’obscurité qui prédomine. La poussière absorbe la lumière visible, réchauffe et émet cette énergie sous forme de rayonnement thermique, mais à des longueurs d’onde très longues. Celles-ci se situent entre 24 et 260 micromètres, un domaine inaccessible depuis le sol à cause de la vapeur d’eau dans l’atmosphère. Toutefois, il est crucial pour l’astronomie, car durant les dix milliards d’années passées, l’univers a émis environ la moitié de sa lumière dans ce spectre. Les étoiles se formant dans des nuages denses, les trous noirs enfouis dans la poussière, et les planètes se formant dans des disques froids sont avant tout visibles ici.
Le télescope précédent dédié à ce spectre était Herschel, qui a été opérationnel de 2009 à 2013. PRIMA, acronyme de Probe far-Infrared Mission for Astrophysics, a pour but de remplir le vide laissé depuis. Il fait partie d’une nouvelle catégorie de missions NASA, se situant entre des satellites plus petits et des projets de grande envergure comme Webb, avec un budget plafonné à un milliard de dollars hors coûts de lancement. En 2024, la NASA a sélectionné PRIMA pour une étude approfondie, et récemment, elle a annoncé que la mission avance à la phase de développement B, un pas crucial vers sa réalisation.
Objectifs scientifiques du télescope NASA PRIMA
Les objectifs de recherche de PRIMA vont de la formation des planètes à l’évolution des galaxies. Le télescope analysera quels types de molécules et de glaces sont présents dans les disques autour des jeunes étoiles, afin de clarifier le rôle de l’eau dans la formation des planètes. L’équipe prévoit également de suivre croissance des galaxies et de leurs trous noirs centraux depuis l’apogée de la formation des étoiles, survenue il y a environ dix milliards d’années. Un autre axe de recherche concerne l’accumulation de poussière cosmique et d’éléments lourds au cours de l’histoire de l’univers. En faisant cela, PRIMA vise à combler le manque d’observation entre Webb et les grands radiotélescopes terrestres.
Un miroir de 1,8 mètre refroidi près du zéro absolu
Le cœur du télescope est constitué d’un miroir principal en aluminium d’un diamètre de 1,8 mètre, refroidi à environ 4,5 Kelvin, soit proche de -268,7 degrés Celsius, pour éviter que la chaleur du télescope n’interfère avec les signaux faibles de l’espace. Deux instruments analyseront la lumière. Le spectromètre FIRESS décompose le rayonnement entre 24 et 235 micromètres, tandis que la caméra PRIMAger prend des images hyperspectrales entre 25 et 84 micromètres. Ces instruments utiliseront des détecteurs supraconducteurs qui fonctionnent à près du zéro absolu pour identifier des photons individuels.
Ce niveau de sensibilité est impressionnant. Par rapport aux observatoires précédents, PRIMA devrait permettre de réaliser des cartographies célestes de trois à cinq ordres de grandeur plus rapidement, c’est-à-dire jusqu’à cent mille fois plus vite. Des images qui prenaient auparavant plusieurs jours à acquérir pourront être obtenues en quelques minutes. Cela ouvre la possibilité d’étudier de vastes champs célestes peuplés de galaxies poussiéreuses, plutôt que de cibler uniquement des objets lumineux. Pour la recherche planétaire, cela signifie qu’il sera possible de comparer la composition chimique de nombreux disques de formation planétaire. L’objectif est de mettre les données à disposition de la communauté scientifique, avec 75 % du temps d’observation dévolu à des chercheurs externes.
Contribution du Max-Planck-Institut à la mission
Le Max-Planck-Institut pour l’Astronomie à Heidelberg sera responsable de la fourniture de deux miroirs de direction de haute précision, accompagnés de l’électronique de contrôle. Ces miroirs, appelés choppers, permettront de séparer le signal d’un objet des bruits environnants, une technique cruciale pour l’infrarouge. L’institut s’appuie sur une vaste expérience grâce à ses précédents projets comme Isophot, Herschel et Euclid. La contribution du Max-Planck-Institut enrichira la mission PRIMA de savoir-faire expérimenté.
Les étapes jusqu’au lancement en 2033
Durant la phase B, l’équipe d’ingénieurs affinera le concept préliminaire et maturera les technologies nécessaires. La NASA procédera ensuite à une évaluation de l’état technique, temporel et financier avant de commencer la construction. Divers instituts aux États-Unis et en Europe participeront au projet, et la page dédiée de la mission réunira des informations pour les futurs utilisateurs. Le lancement est prévu pour 2033, avec une durée de mission initiale de cinq ans. Bien que le lancement ait d’abord été planifié pour 2031, le calendrier reste ambitieux, notamment en raison des défis liés à maintenir une technologie de refroidissement stable dans l’espace.
Cette décision représente pour l’Europe une continuité dans une longue tradition d’astronomie infrarouge. Des groupes en France, aux Pays-Bas, en Italie et au Royaume-Uni collaborent sur des instruments et des techniques d’analyse de données. PRIMA symbolise un pas logique en avant dans notre compréhension des signaux invisibles émis par l’univers, offrant une nouvelle perspective sur les merveilles qui demeurent cachées.
Points à retenir
- Le télescope PRIMA devrait permettre de détecter des signaux dans l’infrarouge lointain, une gamme peu accessible auparavant pour les astronomes.
- La mission pourrait éclairer les mystères de la formation des planètes et l’évolution des galaxies.
- Les technologies employées visent à augmenter de manière significative la vitesse d’acquisition des données astronomiques.
- Un large accès aux données d’observation est prévu pour la communauté scientifique mondiale.
- Le projet représente une collaboration internationale en astronomie, reliant de nombreux pays et institutions.
En conclusion, la mission PRIMA de la NASA soulève des questions fascinantes sur notre compréhension de l’univers. Avec les avancées technologiques et une approche collaborative, nous sommes à l’aube de découvertes qui pourraient transformer notre perception des phénomènes célestes. J’ai hâte de voir ce que nous réserve cet observatoire et comment il contribuera à enrichir notre connaissance des cosmos invisibles.