Puisque l’humanité a tourné notre regard vers le ciel, nous nous sommes rendus compte que l’histoire cosmique de notre existence – nos origines, tout ce qui existe aujourd’hui et quel est notre sort ultime – est littéralement écrite à travers l’univers. Notre compréhension de ce que notre univers est vraiment, de ce qu’il est composé et de ce fait qu’il s’est amélioré de façon spectaculaire chaque fois que nous avons construit de meilleurs instruments pour sonder les étoiles, les galaxies et les profondeurs de l’espace de nouvelles façons. Le télescope spatial Hubble nous a donné un énorme bond en avant, nous montrant ce que notre Univers ressemblait; l’année prochaine, James Webb nous donnera un grand bond, nous montrant comment notre Univers est devenu ainsi. Prendre ce prochain saut géant signifie rêver grand et chercher à répondre aux plus grandes questions que l’astronomie a aujourd’hui. Seul LUVOIR, un télescope spatial proposé de 15,1 mètres avec 40 fois le pouvoir de rassemblement de lumière de Hubble, ose l’humanité pour résoudre ces puzzles.
LUVOIR, un concept pour un grand observatoire UltraViolet, Optical et InfraRed, serait essentiellement une version agrandie de Hubble dans l’espace, capable de faire de la science insondable il y a une génération. Cela ne veut pas minimiser les réalisations de Hubble! Considérez ce que Hubble nous a donné: une révolution dans la cosmologie, une révolution dans notre compréhension des galaxies et de leurs éléments constitutifs, un œil attentif sur notre système solaire dynamique et nos premiers pas dans l’étude des atmosphères exoplanétaires. À 15,1 mètres, avec un design segmenté, des capacités instrumentales dépassant largement ce que nous avons aujourd’hui, une résolution supérieure, et bien plus encore, LUVOIR ne représenterait pas une amélioration progressive, mais transformatrice, sur tout ce qui n’existe pas seulement, mais sur tout observatoire déjà proposé.
J’ai parlé avec John O’Meara, responsable de Cosmic Origins Science pour LUVOIR, sur une grande variété de sujets liés à ce télescope proposé. Dans chaque arène astronomique, vous pouvez imaginer – du système solaire aux exoplanètes, aux étoiles, aux galaxies, au gaz intergalactique, à la matière noire et plus encore – un télescope de cette technologie avancé pousserait nos connaissances scientifiques en avant, d’une manière que rien d’autre n’a jamais. Aller de plus en plus, combiné avec l’autre technologie de pointe qui sera à bord de LUVOIR, en fait vraiment l’observatoire des rêves de l’astronome. Par rapport à ce que nous pouvons faire aujourd’hui, voici un regard sur six choses qu’un télescope spatial géant comme celui-ci nous permettrait d’apprendre.
Système solaire – Imaginez ce que l’on pourrait imaginer directement des geysers sur Europa et Enceladus, des éruptions sur Io, ou pour tracer les champs magnétiques des géants de gaz de là-bas, près de notre monde? Imaginez regarder un monde éloigné dans la ceinture de Kuiper, et pas seulement obtenir un seul pixel de lumière pour extrapoler, mais prendre une image du monde lui-même et pouvoir discerner les caractéristiques de la surface? C’est la promesse d’un télescope spatial de 10 ou plus mètres, qui devrait non seulement pouvoir prendre des images incroyables de ces mondes, mais aussi obtenir des spectres d’une grande variété de fonctionnalités.
Exoplanètes – Au lieu de déduire l’existence de planètes à partir de leurs transits ou les oscillations qu’ils causent dans les orbites de leurs étoiles parentales, LUVOIR aura la capacité d’imaginer un grand nombre d’entre eux directement. Avec un coronographe de qualité sans précédent, couplé à sa taille unique et à son emplacement dans l’espace, il devrait pouvoir trouver et imaginer des centaines de systèmes étoiles pour les exoplanètes candidates avec leur potentiel de vie: toutes les étoiles à l’intérieur environ 100 années-lumière. Avec les spectres qu’il obtiendra, LUVOIR peut faire ce qu’aucun autre observatoire actuel ou planifié ne pourra: rechercher des biosignatures moléculaires autour de centaines de mondes terrestres et potentiellement habitables. Pour la première fois, cela pourrait nous donner des preuves de la vie au-delà de notre propre système solaire.
Stars – Lorsque le télescope spatial Hubble a été lancé, il a ouvert une possibilité fascinante aux astronomes d’observation: la capacité de mesurer les propriétés des étoiles individuelles dans la galaxie Andromeda, à plus de 2 millions d’années-lumière. Avec LUVOIR, nous pourrons effectuer ces mêmes mesures pour chaque galaxie dans environ 300 millions d’années-lumière! Pour la première fois, nous pourrons mesurer des étoiles dans chaque type de galaxie dans l’Univers, des nains aux spirales aux elliptiques géants à la galaxie rare de l’anneau aux galaxies dans le processus actif de fusion. Ce recensement cosmique serait impossible sans un grand télescope spatial optique comme celui-ci.
Galaxies – Hubble, tout à fait remarquable, a pu trouver des galaxies dès que l’Univers avait seulement 400 millions d’années: seulement 3% de son âge actuel. Mais les galaxies ce lointain sont rares, puisque Hubble ne peut que voir les plus brillants parmi eux, et même à cela, ceux qui sont aidés par les lentilles gravitationnelles au premier plan. En revanche, LUVOIR pourra voir toutes les galaxies, y compris les faibles, les nains, les minuscules blocs de construction des galaxies modernes, et ceux qui n’ont pas de lentilles gravitationnelles ou des alignements sévères. Nous pourrons enfin connaître la population complète des galaxies dans l’Univers et les mesurer à des résolutions de seulement 300 à 400 années-lumière par pixel, peu importe leur distance dans l’Univers.
Gaz intergalactique – Aujourd’hui, nous pouvons prendre un «faisceau de crayons» d’une galaxie, mesurant l’auréole de gaz entourant une galaxie et servant de réservoir d’essence et centre de recyclage. Nous pouvons mesurer les caractéristiques d’absorption de ce gaz et le comparer aux meilleures simulations 3D que notre théorie et notre technologie peuvent offrir. Mais avec LUVOIR, nous pouvons directement imaginer des dizaines ou même des centaines de « faisceaux à crayon » par galaxie, mesurant et cartographiant le milieu circongalactique pour n’importe quelle galaxie. Nous pouvons même, dans certains cas, imaginer directement les propriétés d’émission du gaz excité, ce qui nous permet de comparer directement nos observations avec les simulations, sans avoir à effectuer l’interpolation nécessaire en absorption seule.
Matière sombre: cette masse invisible et transparente est responsable de la majorité de la gravitation dans l’Univers, mais nous ne pouvons qu’apporter ses effets sur la matière visible. Dans le passé, cela a consisté à regarder les propriétés en vrac de grandes zones de galaxies lointaines, avec la Voie lactée, de notre point de vue à l’intérieur, étant l’une des galaxies les plus difficiles à mapper. LUVOIR changera tout cela, ce qui nous permettra de mesurer les propriétés de rotation des galaxies plus éloignées que jamais, testant si et comment le profil de la matière noire des galaxies a évolué pendant des milliards d’années. Nous pourrons tester explicitement les modèles de matière noire, en mesurant les mouvements appropriés des étoiles de la voie lactée jusqu’à une précision jamais dépassée et en analysant les plus petits blocs de construction des galaxies qui dépassent même les télescopes les plus puissants du monde.
Il n’y a pas de substitut à l’espace; peu importe la qualité de l’optique adaptative, vous ne pourrez jamais surmonter 100% des effets de l’atmosphère. Ceci est particulièrement vrai dans les ultraviolets et à de nombreuses longueurs d’ondes infrarouges, qui ne peuvent être imagés que de manière spécifique à partir de l’espace, en raison de l’absorption atmosphérique à ces longueurs d’onde. Il n’y a pas de substitut à la taille, ce qui détermine à la fois la résolution maximale que vous pouvez atteindre et la quantité de puissance de collecte de lumière que vous avez. Dans l’ensemble, LUVOIR sera capable de mieux que six fois la résolution de Hubble et de prendre des images à la même profondeur environ 40 fois plus vite. Ce que LUVOIR pourrait voir avec neuf jours d’observations continues prendrait Hubble toute une année, et encore Hubble ne disposerait que de 16% d’une bonne résolution.
Aussi bien que les images de JUNO sont de Jupiter, LUVOIR sera en mesure d’obtenir ces images de son point de vue en orbite près de la Terre plutôt que d’avoir à voler un vaisseau spatial vers une planète éloignée. Lorsqu’il s’agit de mesurer la lumière ultraviolette à partir d’une source, LUVOIR utilisera une matrice microshutter sur son instrument spectroscopique, ce qui lui permettra d’imaginer plusieurs objets simultanément plutôt qu’un simple objet à la fois comme les télescopes d’aujourd’hui. Et tout comme Hubble travaille avec les plus grands observatoires terrestres d’aujourd’hui, LUVOIR travaillera avec la génération actuelle d’observatoires de sous-construction de 30 mètres de classe, comme GMT et ELT, pour découvrir et suivre les objets les plus éloignés et les plus distants qui l’humanité connaîtra jamais. Alors que James Webb sera la mission d’astrophysique phare de la NASA des années 2010 et que le WFIRST volera dans les années 2020, LUVOIR pourrait arriver dès les années 2030, selon la façon dont le prochain sondage décennal va.
Mais ces découvertes potentielles sont ce que nous savons que nous allons chercher. Avec tous les nouveaux progrès technologiques majeurs que nous avons déjà parcourus en astronomie et en astrophysique, les plus grands succès de tous ont été ceux que nous n’avions pas anticipés à l’avance. Les grandes inconnues de l’univers, y compris ce qu’il ressemble dans les plus faibles régimes, comment les étoiles les plus éloignées, les galaxies, les nuages de gaz et le milieu intergalactique se sont comportés au début, et ce que cela ressemble au-delà de tout ce que nous avons jamais vu. tous sont exposés pour la première fois. Il est possible que nous apprenions que nous étions très arrogant et mal dans une grande multitude d’arènes, mais nous aurons besoin de ces nouvelles données de haute qualité pour nous montrer la voie.
Pour que LUVOIR fonctionne, nous devrons utiliser le véhicule de lancement le plus grand et le plus puissant possible: le système de lancement spatial de la NASA. Nous aurons besoin des miroirs segmentés pour obtenir une stabilité au niveau du picomètre; plus de 10 fois mieux que la stabilité que nous atteignons aujourd’hui. Pour effectuer l’imagerie exoplanète, nous aurons besoin d’un coronographe qui peut choisir 1 partie en 10 000 000 000, une énorme amélioration par rapport aux meilleurs systèmes d’aujourd’hui. Les systèmes de miroir et de revêtement miroir exigeront une technologie améliorée sur les meilleurs produits d’aujourd’hui. Et le plus ambitieux, nous aurons besoin de la capacité de desservir ce télescope au point L2 Lagrange: 1,5 million de kilomètres de la Terre, soit quatre fois plus loin que l’humain le plus éloigné de notre monde. Et en ce qui concerne pourquoi nous avons besoin de cela, je pense que John a dit mieux dans ses propres mots:
Je crois fermement que LUVOIR est une partie essentielle de notre prochaine grande ère dans la science lorsque nous progressons définitivement non seulement dans la recherche de la vie, mais aussi en racontant son histoire sur le temps cosmologique. LUVOIR peut nous donner les outils pour répondre à plusieurs de nos questions les plus fondamentales en tant qu’êtres humains essayant de comprendre leur place dans l’univers. Si cela ne vaut pas la peine, qu’est-ce que c’est?
La Source: http://bit.ly/2wxpHky
