Enfin ! Lancé le 1er juillet 2023, le satellite Euclid nous a livré début novembre ses toutes premières images du ciel qui confirment ses extraordinaires capacités. L’année 2024 ouvre donc une période féconde après tant d‘années de préparation. L'Institut d’astrophysique de Paris est au cœur de cette aventure scientifique, en accueillant la direction du Consortium international Euclid qui est en charge de la conception de la mission, de la construction des instruments scientifiques, de la production, de l'analyse et de l'exploitation des données scientifiques. L'IAP est également responsable de la production et de l'analyse des images obtenues avec la caméra visible, depuis les données brutes jusqu'aux images utilisables par les scientifiques, en passant par la caractérisation via des simulations instrumentales extrêmement précises.
Au cours des six prochaines années, cet observatoire spatial observera, à l'aide de ses deux instruments visible et infrarouge un tiers du ciel, afin de constituer un catalogue d'environ dix milliards de sources astronomiques. Parmi celles-ci, la morphologie détaillée d'un milliard de galaxies sera établie avec une précision extraordinaire afin de mesurer les minuscules déformations induites par les effets de lentilles gravitationnelles des structures à grande échelle de la matière noire sur les galaxies d'avant-plan. Parallèlement, les spectres dans le proche infrarouge de 30 millions de ces galaxies seront obtenus afin de déterminer leur décalage vers le rouge, et donc leur distance, avec une grande précision.
Grâce à ces informations, les scientifiques pourront reconstituer l'histoire de l'organisation de la matière dans l'Univers au cours des 10 derniers milliards d'années, sous les influences opposées de la gravité et de l'énergie noire. Euclid permettra alors de déterminer les propriétés de cette mystérieuse force répulsive ou de tester la théorie de la gravitation à très grande échelle. La moisson de données permettra de nombreuses autres études sur les propriétés de notre Univers, ainsi que sur les amas de galaxies, les quasars et galaxies lointaines, les populations stellaires des galaxies proches et de la Voie lactée, et même sur les objets du système solaire.
Le satellite JWST, lancé plus tôt en décembre 2021, est maintenant en pleine phase de production scientifique. L’Institut d’astrophysique de Paris héberge le représentant français au sein de l’équipe scientifique de l’ESA qui a accompagné le développement du spectrographe proche-infrarouge européen NIRSpec à bord du JWST. En 2024, la poursuite de plusieurs programmes d’observation d'envergure impliquant les membres de l'Institut d’astrophysique promet d’apporter de fascinants indices sur le moment crucial où les premières étoiles et galaxies ont percé l'obscurité cosmique, un événement clé dans l'évolution précoce de notre Univers. La nature de ces premières sources de lumière composées presque purement d’hydrogène et d’hélium et la manière dont leur rayonnement intense a brisé les atomes d’hydrogène qui remplissaient l’Univers primitif, sont des découvertes attendues avec impatience par la communauté scientifique, dont nous n’avons jamais été aussi près.
La mission spatiale franco-chinoise SVOM sera lancée quant à elle en juin 2024. L’Institut d’astrophysique de Paris là encore participe à ce projet, depuis son démarrage au début des années 2000. Il contribue en particulier au développement des chaînes d’analyse des données à haute énergie à la suite d’une détection et déclenche les alertes ; l’IAP héberge le responsable scientifique français du programme principal d’étude des sursauts gamma. La mission est consacrée à la détection et au suivi multi-longueurs d’onde de sursauts gamma et d’autres phénomènes transitoires à haute énergie, et à l’observation de sources transitoires multi-messagers.
À l’aide de quatre instruments à bord du satellite et de télescopes de suivi au sol, il s’agit d’explorer les phénomènes les plus extrêmes dans l’Univers, associés par exemple à la formation d’un nouveau trou noir lors de l’effondrement d’une étoile massive ou la fusion d’un système binaire de deux étoiles à neutrons, qui s’accompagnent d’éjection de matière à des vitesses proches de la lumière. Ces phénomènes émettent des rayonnements lumineux à toutes les longueurs d’onde, y compris dans le domaine des photons gamma, les plus énergétiques. Ce sont aussi des sources d’ondes gravitationnelles et probablement de neutrinos : en cas de détection, ces messagers apportent une information physique très complémentaire à celle de la lumière. Les alertes émises par SVOM après une détection seront transmises en temps réel à la communauté scientifique pour le suivi rapide des phénomènes observés.
Décidément, 2024 nous promet un véritable feu d’artifice d’avancées scientifiques grâce à ces trois satellites, et c’est sans compter les progrès issus des nombreuses autres recherches que nous poursuivons, du développement des théories des interactions fondamentales à l’enregistrement tri-dimensionnel des aurores boréales en passant par la cartographie de la polarisation du fond cosmologique grâce au télescope de 10 mètres du pôle Sud et la quête des exoplanètes qui se poursuit à un rythme effréné.
Chef de projet et mise en page : Jean Mouette
Rédaction : François Bouchet
Décembre 2023