Le système au sol du télescope spatial romain de la NASA termine un examen majeur

Le système au sol du télescope spatial romain de la NASA termine un examen majeur

Illustration haute résolution du vaisseau spatial romain sur fond étoilé. Crédit: Goddard Space Flight Center de la NASA

Lors de son lancement au milieu des années 2020, le télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA créera d’énormes photos panoramiques de l’espace avec des détails sans précédent. Le large champ de vision de la mission permettra aux scientifiques de mener des études cosmiques de grande envergure, produisant une mine de nouvelles informations sur l’univers.


Le système au sol de la mission romaine, qui mettra les données du vaisseau spatial à la disposition des scientifiques et du public, vient de terminer avec succès son examen de conception préliminaire. Le plan des opérations scientifiques a satisfait à toutes les exigences de conception, de calendrier et de budget, et va maintenant passer à la phase suivante: la construction du nouveau système de données.

«Il s’agit d’une étape importante pour la mission», a déclaré Ken Carpenter, le scientifique du projet de système sol romain au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « Nous sommes sur la bonne voie pour achever le système de données à temps pour le lancement, et nous attendons avec impatience la science révolutionnaire qu’il permettra. »

Roman aura la même résolution que le télescope spatial Hubble mais capturera un champ de vision près de 100 fois plus grand. Les scientifiques s’attendent à ce que le vaisseau spatial collecte plus de données que toutes les autres missions astrophysiques de la NASA.

En utilisant les observations de Hubble, les astronomes ont révolutionné notre vision de l’univers et déclenché un flot de découvertes. Hubble a rassemblé 172 téraoctets de données depuis son lancement en 1990. Si toutes ces données étaient imprimées sous forme de texte et que les pages étaient placées les unes sur les autres, la pile atteindrait environ 8 000 kilomètres de haut. C’est assez loin pour atteindre environ 15 fois plus haut que l’orbite de Hubble, soit environ 2% de la distance de la Lune.

Roman recueillera des données environ 500 fois plus rapidement que Hubble, ajoutant jusqu’à 20 000 téraoctets (20 pétaoctets) au cours de sa mission principale de cinq ans. Si ces données étaient imprimées, la pile de papiers atteindrait 530 kilomètres de haut après une seule journée. À la fin de la mission principale de Roman, la pile s’étendrait bien au-delà de la Lune. Des trésors cosmiques incalculables seront mis en lumière par les riches observations de Roman.

Un tel volume d’informations obligera la NASA à s’appuyer sur de nouvelles techniques de traitement et d’archivage. Les scientifiques accéderont et analyseront les données de Roman à l’aide de services à distance basés sur le cloud et d’outils plus sophistiqués que ceux utilisés par les missions précédentes.

Toutes les données de Roman seront accessibles au public quelques jours après les observations – une première pour une mission phare d’astrophysique de la NASA. Ceci est important car les images colossales de Roman contiennent souvent bien plus que la cible principale d’observation.

Étant donné que les scientifiques du monde entier auront un accès rapide aux données, ils pourront rapidement découvrir des phénomènes de courte durée, tels que les explosions de supernovae. La détection rapide de ces phénomènes permettra à d’autres télescopes d’effectuer des observations de suivi.

Le système au sol du télescope spatial romain de la NASA termine un examen majeur

Cette image simulée illustre le large éventail de la science rendue possible par le champ de vision extrêmement large et la résolution exquise de Roman. Les carrés violets, qui contiennent tous des images d’arrière-plan simulées à l’aide des données du programme CANDELS (Cosmic Assembly Near-infrarared Deep Extragalactic Survey) de Hubble, décrivent la zone que Roman peut capturer en une seule observation. Un carré orange montre le champ de vision de la caméra grand champ 3 de Hubble à des fins de comparaison. Alors que le programme CANDELS a mis près de 21 jours à Hubble pour effectuer des levés en lumière proche infrarouge, le large champ de vision et l’efficacité supérieure de Roman lui permettraient de sonder la même zone en moins d’une demi-heure. En haut à gauche: cette vue illustre une région de la grande galaxie spirale voisine M83. En haut à droite: Une hypothétique galaxie naine lointaine apparaît dans cette vue agrandie, démontrant la capacité de Roman à détecter de petites galaxies faibles à de grandes distances. En bas à gauche: Cette vue agrandie illustre comment Roman sera capable de résoudre les étoiles brillantes même dans les noyaux denses d’amas globulaires d’étoiles. En bas à droite: un zoom de l’arrière-plan basé sur CANDELS montre la densité des galaxies à haut redshift que Roman détectera. Crédit: Benjamin Williams, David Weinberg, Anil Seth, Eric Bell, Dave Sand, Dominic Benford et l’équipe d’enquête scientifique WINGS

Localisation des planètes

L’un des domaines scientifiques qui bénéficieront des vastes données de la mission est l’enquête sur la microlentille. La lentille gravitationnelle est un effet d’observation qui se produit parce que la présence de masse déforme le tissu de l’espace-temps. L’effet est extrême autour d’objets très massifs, comme des trous noirs et des galaxies entières. Mais même des objets relativement petits comme les étoiles et les planètes provoquent un degré détectable de déformation, appelé microlentille.

Chaque fois que deux étoiles s’alignent étroitement à partir de notre point de vue, la lumière des étoiles les plus éloignées se courbe alors qu’elle se déplace à travers l’espace-temps déformé autour de l’étoile la plus proche. L’étoile la plus proche agit comme une lentille cosmique naturelle, focalisant et intensifiant la lumière de l’étoile de fond.

Les scientifiques voient cela comme un pic de luminosité. Les planètes en orbite autour de l’étoile de premier plan peuvent également modifier la lumière à lentille, agissant comme leurs propres minuscules lentilles. Ces petites signatures orientent la conception de l’enquête de microlentilles de Roman.

« Avec un si grand nombre d’étoiles et des observations fréquentes, l’enquête de microlentilles de Roman verra des milliers d’événements planétaires », a déclaré Rachel Akeson, responsable des tâches du Roman Science Support Center à IPAC / Caltech à Pasadena, en Californie. « Chacun aura une signature unique que nous pourrons utiliser pour déterminer la masse de la planète et la distance de son étoile. »

L’enquête par microlentille de Roman détectera également des centaines d’autres objets cosmiques bizarres et intéressants. Roman découvrira des planètes sans étoiles qui parcourent la galaxie comme des mondes voyous; les naines brunes, trop massives pour être qualifiées de planètes mais pas assez massives pour s’enflammer en étoiles; et les cadavres stellaires, y compris les étoiles à neutrons et les trous noirs, qui sont laissés lorsque les étoiles épuisent leur carburant.

Les événements de microlentille sont extrêmement rares et nécessitent des observations approfondies. Roman surveillera des centaines de millions d’étoiles toutes les 15 minutes pendant des mois d’affilée – ce qu’aucun autre télescope spatial ne peut faire, générant un flux sans précédent de nouvelles informations.

Cette vidéo de la nébuleuse de l’Aigle présente la superbe résolution et le large champ de vision du futur télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA. Il commence par une image Hubble des célèbres Piliers de la Création superposée à une image au sol. La vue effectue ensuite un zoom arrière pour afficher le champ de vision complet de l’instrument grand champ de Roman. Les images de Roman auront la résolution de Hubble tout en couvrant une zone environ 100 fois plus grande en un seul pointage.Regardez sur YouTube: https://youtu.be/UAxoTefBSD4Download en HD: https://svs.gsfc.nasa.gov/13672 Crédits: L. Hustak (STScI)

Regardant au-delà de notre galaxie

Alors que l’enquête par microlentilles se tournera vers le cœur de notre galaxie, où les étoiles sont les plus densément concentrées, les études cosmologiques de Roman iront au-delà de nos étoiles pour étudier des centaines de millions d’autres galaxies. Ces observations aideront à éclairer deux des plus grandes énigmes cosmiques: la matière noire et l’énergie noire.

La matière visible ne représente qu’environ 5% du contenu de l’univers. Près de 27% de l’univers se présente sous la forme de matière noire, qui n’émet ni n’absorbe la lumière. La matière noire n’est détectable que par ses effets gravitationnels sur la matière visible.

Roman nous aidera à comprendre de quoi est faite la matière noire en explorant la structure et la distribution de la matière régulière et de la matière noire à travers l’espace et le temps. Cette enquête ne peut être effectuée efficacement qu’en utilisant des mesures précises de nombreuses galaxies.

Les 68% restants de l’univers sont constitués d’énergie noire. Cette mystérieuse pression cosmique accélère l’expansion de l’univers, mais jusqu’à présent, nous n’en savons pas beaucoup plus à ce sujet.

Roman étudiera l’énergie noire grâce à de multiples stratégies d’observation, y compris des études d’amas de galaxies et de supernovae. Les scientifiques créeront une carte 3D de l’univers pour nous aider à comprendre comment l’univers s’est développé au fil du temps sous l’influence de l’énergie sombre.

Étant donné que Roman aura un champ de vision aussi large, cela réduira considérablement le temps nécessaire pour collecter les données. Le levé extragalactique profond proche infrarouge de l’assemblage cosmique (CANDELS) est l’un des plus grands projets jamais réalisés avec Hubble, conçu pour étudier le développement des galaxies au fil du temps. Bien qu’il ait fallu près de 21 jours à Hubble, Roman a répondu à une enquête similaire en moins d’une demi-heure, 1 000 fois plus vite que Hubble. En utilisant Roman, les scientifiques pourront étendre ces observations d’une manière qui ne serait pas pratique avec d’autres télescopes.

«Avec ses vitesses de levé incroyablement rapides, Roman observera les planètes par milliers, les galaxies par millions et les étoiles par milliards», a déclaré Karoline Gilbert, scientifique de mission pour le Roman Science Operations Center au Space Telescope Science Institute de Baltimore. « Ces vastes ensembles de données nous permettront d’aborder les mystères cosmiques qui suggèrent une nouvelle physique fondamentale. »


Le télescope de la NASA porte le nom de «  Mère de Hubble  », Nancy Grace Roman


Fourni par le Goddard Space Flight Center de la NASA

Citation: Le système au sol du télescope spatial romain de la NASA termine une révision majeure (25 juillet 2020) récupéré le 25 juillet 2020 sur https://phys.org/news/2020-07-ground-nasa-roman-space-telescope.html

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