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 Feu vert pour la mission spatiale Euclid

Publié le 21 juin 2012

Le Comité des Programmes Scientifiques (SPC) de l’ESA vient de finaliser le processus de sélection de la mission Euclid, qui fait désormais partie du Programme "Cosmic Vision" de l’ESA. L’adoption d’Euclid permet le démarrage des travaux de développement de la mission Euclid consacrée à l’étude de l’énigmatique énergie noire. Cette étape très importante est la dernière d’un processus de près de cinq ans qui aura vu Euclid, née d’une idée française, franchir avec succès toutes les étapes de sélection pour être retenue parmi 50 propositions comme deuxième mission du programme Vision Cosmique de l’ESA. Les chercheurs et ingénieurs à Marseille sont parmi les équipes françaises les plus impliquées dans cette mission dont le lancement est prévu au second trimestre 2020.



L’expression « énergie noire » est née en 1998 suite à une découverte surprenante : alors que l’expansion de l’Univers prévue dans le cadre de la « théorie du Big Bang » est bien confirmée par l’observation que les galaxies s’éloignent les unes des autres, cette expansion semble se faire de plus en plus rapidement avec le temps alors que l’on imaginait jusqu’alors un ralentissement de cette expansion, à cause de la gravitation. En outre, cette mystérieuse composante représenterait 73% du contenu de l’Univers, en sus de 23% d’une non moins mystérieuse « matière noire » dont on observe les effets à grande échelle.

Cette découverte, qui vaudra à ses auteurs le prix Nobel en 2011, a suscité un intérêt considérable dans une très large communauté scientifique embrassant la physique théorique, l’astrophysique ou encore la cosmologie. Plusieurs idées ont alors été mises en œuvre pour tenter de comprendre ce qu’est l’énergie noire. Euclid s’appuiera sur au moins deux d’entre elles, appelées respectivement méthode du cisaillement gravitationnel (Weak Lensing – WL – en anglais) et des oscillations acoustiques baryoniques (Baryonic Acoustic Oscillations – BAO).

La première consiste à mesurer la distorsion des images des galaxies provoquée par la présence de matière noire sur la ligne de visée. En réalisant l’opération sur des galaxies situées à diverse distances de nous, on peut « cartographier » la matière noire en trois dimensions et voire ainsi l’évolution de cette répartition dans le temps.

La méthode des BAOs s’appuie quant à elle sur une cartographie en trois dimensions des grandes structures visibles de l’Univers (galaxies, amas de galaxies). Là encore, c’est la comparaison entre structures lointaines (donc anciennes) et proches (donc récentes) qui renseignera sur les effets précis de l’énergie noire.

Il se trouve que matière et énergie noires contribuent de façon différente à l’histoire de l’expansion de l’Univers et de l’évolution des structures cosmiques. Ces différences peuvent être identifiées et caractérisées avec Euclid, permettant aux physiciens et astrophysiciens de comprendre la nature de l’énergie noire et de révéler des propriétés de la matière noire. Avec Euclid les physiciens seront donc en mesure de nous dire si la source de l’accélération de l’Univers provient d’une composante nouvelle, l’énergie noire, ou bien de la manifestation d’effets gravitationnels imprévus par la théorie standard de la gravitation, la relativité générale.

Pour réaliser ces mesures, Euclid effectuera un relevé d’une grande partie du ciel avec deux instruments très précis, placés au foyer d’un télescope de 1,2 m. Une caméra de 576 millions de pixels observant dans le domaine visible fournira les images de plus d’un milliard de galaxies avec une très haute résolution, équivalente à celle du télescope spatial Hubble. Un spectro-imageur opérant dans l’infrarouge produira une cartographie des grandes structures de l’Univers et mesurera la distance aux galaxies imagées par la caméra. Enfin, un ensemble de supercalculateurs et de logiciels spécifiques sera nécessaire pour traiter les données reçues du satellite (plusieurs millions de Gigaoctets !).

Les données scientifiques d’Euclid fourniront un catalogue unique de plusieurs milliards d’étoiles et galaxies distribuées sur l’ensemble du ciel noir extragalactique - en dehors du disque de la Voie Lactée - avec leurs principales caractéristiques. Ce catalogue ouvrira notamment une fenêtre sur l’époque de la formation des premières galaxies, il y a plus de 12 milliards d’années. Il sera une source unique et quasi-inépuisable d’information pour la totalité de la communauté astronomique mondiale pendant les prochaines décennies.

Si l’ESA est en charge de la mission dans son ensemble, c’est un consortium de laboratoires et d’instituts européens de près de 1000 scientifiques et ingénieurs (le plus important jamais rassemblés autour d’une mission spatiale en Europe), dirigé par Yannick Mellier, de l’Institut d’Astrophysique de Paris (Université Pierre et Marie Curie/CNRS), qui fournira les instruments et le système de traitement des données. Les laboratoires français soutenus par le CNES, le CNRS et le CEA et leurs Universités constituent depuis le début le fer de lance de ce consortium et ont largement contribué par des études approfondies à la sélection d’Euclid. L’adoption d’Euclid par le SPC de l’ESA a pu se faire suite à la validation d’un MLA (multi-lateral agreement), notifiant l’accord de treize agences spatiales européennes de participer au projet.

Les équipes scientifiques et techniques du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM - Université d’Aix-Marseille/CNRS) et du Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM - Université d’Aix-Marseille/CNRS) sont impliquées sur un grand nombre de réalisations de cette mission dont Olivier Le Fèvre, astronome au LAM représente la France dans le Comité Directeur d’Euclid avec Yannick Mellier, de l’Institut d’Astrophysique de Paris (Université Pierre et Marie Curie/CNRS). Le spectro-imageur infrarouge NISP d’Euclid, le cœur technique de la mission avec l’imageur visible, est développé sous la responsabilité conjointe du CNES et du LAM avec Anne Ealet, physicienne au CPPM, comme responsable scientifique. Le NISP, un instrument complexe devant satisfaire les exigences de l’environnement spatial, sera conçu, puis intégré et testé au LAM par les équipes du LAM et du CPPM, avant d’être envoyé à l’ESA. Le projet profite ainsi des infrastructures du LAM dédiées à la conception et à la réalisation d’instruments pour l’astronomie spatiale, notamment les plateformes de tests des instruments, ainsi que de l’expertise du CPPM sur les détecteurs infrarouges spatiaux. Ces atouts ont permis le positionnement au plus haut niveau des équipes marseillaises sur cette grande mission spatiale de demain. La mission Euclid bénéficiera aussi du soutien du Labex OCEVU (Origines, Constituants et EVolution de l’Univers) dont le CPPM et le LAM sont deux de ses laboratoires fondateurs.

Contacts presse

Olivier Le Fèvre
Astronome au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
Tel : 06 08 90 50 43
Olivier.lefevre@oamp.fr

Anne Ealet
Physicienne au Centre de Physique des Particules de Marseille
Tel : 0491827266/ 0678309434
ealet@cppm.in2p3.fr

Thierry Botti
Responsable de la communication LAM
Tel : 04 95 04 41 06 / 06 72 53 79 46
Thierry.botti@oamp.fr

Magali Damoiseaux
Responsable de la communication CPPM
Tel : 06 75 71 37 93
damoiseaux@cppm.in2p3.fr

Yannick Mellier (responsable du Consortium Euclid)
Institut d’Astrophysique de Paris-CNRS-UPMC
mellier à iap.fr
Tél. : +33 01 4432 8140
Bob Nichol (responsable EC Communications)
ICG, University of Portsmouth, Portsmouth, UK
bob.nichol à port.ac.uk
Phone : +44 (0)23 9284 3117
Mobile : +44 (0)7963792049
Twitter : robertcnichol
Liens :
Le site de l’ESA (en anglais)
http://www.esa.int/export/esaSC/SEM...

Informations complémentaires

1- Les laboratoires du CNRS participant au consortium Euclid sont les suivants :

Astrophysique Instrumentation et Modélisation (Université Paris Diderot /CEA/CNRS)
AstroParticules et Cosmologie (Université Paris Diderot / CNRS/CEA / Observatoire de Paris)
Centre de Physique des Particules de Marseille (Aix-Marseille Université/CNRS)
Institut d’Astrophysique de Paris (Université Pierre et Marie Curie/CNRS)
Institut d’Astrophysique Spatiale (UIniversité Paris-Sud/CNRS)
Institut de Physique Nucléaire de Lyon (Université Claude Bernard Lyon 1/CNRS)
Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (Université Toulouse 3 - Paul Sabatier/CNRS)
Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (Aix-Marseille Université/CNRS)
Laboratoire Lagrange (Observatoire de la Côte d’Azur/CNRS/Universite de Nice Sophia Antipolis)
Centre de Calcul de l’Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (CNRS)

2- La mission EUCLID

Euclid est une mission de classe M. Elle fait partie du programme Cosmic Vision 2015-2025 de l’ESA. Euclid est un télescope spatial de 1,2 mètre et sera situé au second point de Lagrange du système Terre-Soleil. Il effectuera deux sondages principaux du ciel pendant au moins 5 ans. Le sondage « large » couvrira 40% du ciel et a pour objectif la cartographie des emplacements et des formes de milliards de galaxies. Le champ profond d’Euclid couvrira une zone du ciel correspondant à environ 100 fois le taille de la pleine Lune (ou 15 000 fois plus grand que le Hubble Ultra Deep Field), avec une profondeur sans précédent. La combinaison de la profondeur et de l’importante zone du ciel couverte permettra à Euclid de détecter des sources très rares comme des quasars à très grands redshifts et peut être les premières galaxies à s’être formées.

Euclid a officiellement été sélectionné pour voler en octobre 2011 avec le Consortium Euclid retenu le 20 juin 2012 pour aider à la construction d’Euclid. Pour la mission Euclid, l’ESA fournira le satellite (construit sous contrat par des industriels), le lancement sur une fusée Soyuz depuis la base de Kourou en Guyane, l’exploitation pour au moins 6 ans et les archives de la mission. Le Consortium Euclid fournira les instruments scientifiques pour Euclid (VIS et NISP), les logiciels de traitement des données et d’analyses scientifiques ainsi que le pilotage scientifique de la mission. Le consortium est composé de près de 1000 scientifiques provenant de centaines d’institutions en Allemagne, en Autriche, au Danemark, en Espagne, en Finlande, en France, en Italie, au Pays-Bas, au Portugal, en Norvège, en Roumanie, au Royaume-Uni et en Suisse ainsi que des contributions de laboratoires aux Etats-Unis.

3- L’Univers sombre

Depuis bientôt 80 ans maintenant, les astronomes connaissent l’existence de la « matière noire », matière qui ne rayonne pas ou ne réfléchit pas la lumière et qui ne peut être détectée qu’à travers son influence gravitationnelle. Les scientifiques ne savent toujours pas la véritable nature physique de la matière noire, mais son existence a été confirmée à de nombreuses reprises au cours des dernières décennies. En 1999, des astronomes ont trouvé des indices de la présence d’un élément encore plus étrange de l’Univers sombre, à savoir « l’énergie noire » qui semble être à l’origine de l’expansion de plus en plus rapide de l’Univers. Cette « Energie noire » représente les trois quarts du volume énergétique global de l’Univers ; trois fois l’énergie associée à la matière noire et vingt fois l’énergie de la matière normale comme les atomes. Les idées sur ce qu’elle pourrait être sont nombreuses, mais jusqu’à présent, aucune explication sur la nature de cette mystérieuse substance de l’Univers n’est satisfaisante. Les astrophysiciens pensent que la découverte de sa véritable nature révolutionnera la physique fondamentale et notre connaissance des lois fondamentales de la physique de la nature

*Cette annonce a été réalisée à partir du communiqué de presse CNRS-CEA-CNES-UPMC du 20-6-12 intitulé » Feu vert pour la mission spatiale Euclid



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