Vue d'artiste du satellite SPHEREx de la Nasa qui sera lancé en 2023. Son objectif est d'explorer les origines de l'univers et de la vie. © Nasa, Caltech

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Nasa : la mission SphereX va explorer les origines de l'univers et de la vie

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Au terme d'un processus de sélection de plus de trois ans, la Nasa vient de sélectionner une nouvelle mission parmi six projets en compétition. Ce sera SPHEREx, un satellite dont le lancement est prévu en 2023. Les principaux objectifs de cette mission sont de comprendre comment tout a débuté et où se trouvent, dans notre galaxie, les éléments essentiels à la vie.

La Nasa a sélectionné une nouvelle mission d'étude et d'observation du ciel. Il s'agit de SPHEREx, acronyme de Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer.  L'objectif de ce satellite est ambitieux : étudier plus de 300 millions de galaxies, dont certaines distantes à plus de 10 milliards d'années-lumière de la Terre, et 100 millions d'étoiles au sein de la Voie lactée ! SPHEREx, qui sera lancé en 2023 pour une durée de vie d'au moins deux ans, bénéficie d'un budget de 242 millions de dollars, hors coût du lancement.

L'idée est de dresser un recensement galactique inédit en termes de résolution et du nombre de bandes de couleur. Pour cela, le satellite observera tous les six mois, l'intégralité du ciel afin de créer des cartes globales en 96 bandes de couleurs différentes. La masse de données ainsi collectée servira à répondre à quelques questions fondamentales qui taraudent les astronomes et, notamment, à réaliser une carte de la répartition des ingrédients de la vie dans les systèmes planétaires de notre galaxie.

Comment l'univers a grandi et où se trouvent les éléments essentiels à la vie ?

Pour comprendre l'évolution de l'univers, les astronomes, qui ont une idée assez précise de ce qui s'est passé une nanoseconde ou plus après le Big Bang, sont beaucoup plus prudents pour expliquer ce qui s'est déroulé avant cette nanoseconde. Or, ce que nous observons aujourd'hui s'est figé dans ces premiers instants mal connus des astronomes.

C'est pourquoi SPHEREx a comme objectif de mieux comprendre la période de réionisation où se déroulent deux évolutions majeures. L'ionisation de tout le gaz neutre, rendant l'univers transparent, et la formation des premières étoiles et des premières structures contenant ces étoiles. Cette réonisaiton signe la fin de l'âge sombre, une période qui a débuté quelque 380.000 ans après le Big-Bang et pendant laquelle l'univers ne contient pas d'étoiles.

Quant à l'observation des étoiles de la Voie lactée, les données serviront à chercher l'eau et les molécule organiques, deux éléments essentiels à la vie telle que nous la connaissons, dans des pépinières stellaires, des régions où les étoiles naissent du gaz et de la poussière, ainsi que dans des disques autour desquels de nouvelles planètes pourraient se former. Ces données seront utilisées pour identifier des systèmes planétaires habitables, voire susceptibles d'être habités. 

Enfin, SPHEREx sera également utilisé pour identifier des cibles d'intérêts pour les futures missions spatiales dont l'observatoire spatial James Webb.

  • SPHEREx est la dernière mission de la Nasa. Elle a été sélectionnée parmi six projets de missions en compétition.
  • Ce satellite sera lancé en 2023.
  • Cette mission réalisera un sondage inédit du ciel, ce qui servira à mieux comprendre le Big Bang et à localiser dans la Voie lactée deux des éléments essentiels à la vie.
Pour en savoir plus

Les projets de mission de la Nasa pour scruter l'univers

Article de Rémy Decourt, publié le 04/08/2015

Comprendre l'origine de notre univers et sa phase d'inflation survenue juste après le Big Bang, en savoir davantage sur la matière interstellaire : les missions présélectionnées par la Nasa pour son programme Small Explorer peuvent en faire rêver plus d'un ! Au final, la Nasa n'en choisira que deux. L'annonce est prévue en 2017 en vue d'un lancement en 2020.

La Nasa a dévoilé fin juillet la liste des cinq missions mises en compétition dans le cadre de son programme Small Explorer. Typiquement, le budget de ces missions n'excède pas 125 millions de dollars soit 114 millions d'euros. Cependant, à l'intérieur de ce programme, la Nasa, comme elle le fait avec d'autres, a identifié deux missions dites « d'opportunité », pour lesquelles la participation financière se limite à quelque 65 millions de dollars soit plus de 59 millions d'euros. Généralement il s'agit d'un instrument, voire d'une participation américaine à une mission étrangère. À l'issue de la sélection, en 2017, seules deux missions pourront être réalisées : une mission standard et une mission d'opportunité.

Spherex veut sonder l'univers dans le proche infrarouge

Spherex est une mission ambitieuse qui fait le pari de sonder la totalité du ciel dans le proche infrarouge. Cette longueur d'onde a la particularité de pénétrer plus facilement les nuages de poussière. Cela permet aux astronomes de scruter l'intérieur de nébuleuses et d'observer la formation d'étoiles et de planètes qui, autrement, nous seraient invisibles. Le but du sondage Spherex est de mieux comprendre l'origine de notre univers en s'attardant sur l'origine et l’évolution des galaxies. Il tentera également de déterminer si des planètes extrasolaires sont susceptibles d'abriter une forme de vie. Si elle est sélectionnée, cette mission poursuivra les observations de Wise ; ce télescope est notamment utilisé pour débusquer des civilisations extraterrestres à l'intérieur de plusieurs centaines de milliers de galaxies.

Une chronologie de l'univers observable, du Big Bang (The Big Bang, en bas) jusqu'à aujourd'hui (Now, en haut). Les sondes Planck et Herschel sont représentées en haut du schéma. Notez la phase d'inflation ayant prodigieusement dilaté l'espace juste au moment du Big Bang. © Rhys Taylor, Cardiff University

IXPE et PRAXyS travailleront dans le rayonnement X

L'autre mission en compétition travaillera dans le rayonnement X, qui est la mesure et l'interprétation de la polarisation des ondes électromagnétiques. IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) doit améliorer notre compréhension de la façon dont l'émission de ce rayonnement électromagnétique de haute énergie est produit dans des objets tels que les étoiles à neutrons, les nébuleuses à vent de pulsar, les trous noirs stellaires et supermassifs.

Une autre mission dans le rayonnement X est également à l'étude. Il s'agit de PRAXyS (Polarimeter for Relativistic Astrophysical X-ray Sources) qui prévoit d'utiliser la polarimétrie des rayons X pour caractériser la géométrie et le comportement des sources de rayons X comme des trous noirs supermassifs, des pulsars, ou encore des magnétars et des supernovae.

Deux missions d'opportunité : Gusto et LiteBird

Gusto (Gal/Xgal U/LDB Spectroscopic/Stratospheric THz Observatory) est un observatoire aéroporté placé dans un ballon. Il étudiera l'origine des émissions radio à haute fréquence de la Voie lactée, notre galaxie, et une de ses proches voisines, le Grand Nuage de Magellan. Pour les astronomes qui portent ce projet, le but est d'étudier le cycle de vie de la matière interstellaire.

Quant au deuxième projet à recevoir un financement, ce n'est pas une mission. Il s'agit plus exactement d'une participation américaine à la mission japonaise LiteBird qui a notamment pour objectif de comprendre la phase d'inflation de l'univers primordial. Elle tracera la carte des fluctuations polarisés dans le fond diffus cosmologique, ou rayonnement thermique à 3 K. Il s'agit d'un reliquat de la période d'intense chaleur qu'a connu l'univers 380.000 ans après le Big Bang. Les chercheurs utiliseront cette carte pour découvrir la trace de signature des ondes gravitationnelles du Big Bang, ce qui pourrait apporter de nouveaux indices sur l'univers, alors âgés de seulement une fraction de seconde.

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