En 2025, le télescope spatial romain sera lancé dans l’espace pour explorer notre galaxie et nos exoplanètes, reprenant là où son prédécesseur Hubble s’était arrêté

En 2025, la NASA intensifiera son jeu d’astronomie spatiale en lançant le télescope spatial romain Nancy Grace – ou télescope spatial romain (RST) en abrégé Une fois qu’il aura établi une orbite stable au point de Lagrange Soleil-Terre L2, il rejoindra une foule d’autres observatoires spatiaux (certains anciens, certains nouveaux) qui sont également dédiés à la recherche de réponses aux mystères de l’Univers.

Par exemple, le télescope spatial James Webb (JWST), dont le lancement est prévu pour le 31 octobre 2021, travaillera en tandem avec Roman pour étudier les parties de l’Univers qui ne sont visibles que dans la longueur d’onde infrarouge. Il rejoindra également les trois « Grands Observatoires » toujours en activité, dont l’Observatoire Chandra X-Ray et l’Observatoire Compton Gamma Ray (CGRO)

Mais surtout, le télescope spatial romain rejoindra son prédécesseur, le vénérable télescope spatial Hubble Le RST a été conçu pour être la mission de successeur désignée de Hubble et s’appuyer sur les fondations établies par son prédécesseur.

Le Roman incorpore un 24 mètres (94Miroir primaire de 5 pouces) (identique à Hubble), une caméra multibande capable de capturer la lumière dans les parties visible et proche infrarouge du spectre – le Wide-Field Instrument (WFI) – et une caméra / spectromètre à contraste élevé équipé de la technologie de suppression de la lumière des étoiles – l’instrument coronagraphique (CGI)

Cette combinaison d’optiques éprouvées et de technologies de pointe permettra au NST d’étudier l’Univers avec la même netteté d’image que Hubble mais avec un champ de vision 100 fois plus grand Alors exactement quels phénomènes Roman utilisera-t-il ces capacités de nouvelle génération pour étudier? Quels secrets est-il censé révéler?

Au départ, la NASA prévoyait d’appeler ce télescope de nouvelle génération le télescope spatial infrarouge à grand champ (WFIRST). Le nom était approprié, car il résumait les plus grandes caractéristiques de l’observatoire Cependant, le 20 mai 2020, la NASA a annoncé qu’elle allait dans une nouvelle direction et donnait au WFIRST un nom propre.

À l’instar de ses prédécesseurs, Hubble, Kepler, Spitzer, l’observatoire Neil Gehrels Swift et le prochain lancement James Webb, la NASA voulait un nom qui refléterait la nature de sa mission tout en rendant hommage aux scientifiques qui aidé à en faire une réalité Étant donné que WFIRST serait le successeur naturel de Hubble, ils ont décidé de le nommer d’après la « Mère de Hubble »

Le nom rend hommage à Nancy Grace Roman, première astronome en chef de la NASA, éducatrice infatigable et défenseure des femmes dans les STIM, et scientifique qui a jeté les bases des télescopes spatiaux Pour ses efforts, Roman a été surnommée «la mère de Hubble »

Né à Nashville, Tennessee, en 1925, Roman a démontré une aptitude à l’astronomie très tôt dans la vie et a décidé de faire carrière dans l’astronomie. Malgré la résistance d’innombrables personnes qui lui ont dit: «les filles ne deviennent pas astronomes», elle a poursuivi son rêve au Swarthmore College, où elle a étudié l’astronomie et travaillé à l’observatoire de Sproul.

En 1946, elle a commencé ses études supérieures à l’Université de Chicago tout en faisant des recherches aux observatoires Yerkes et McDonald (dans le Wisconsin et au Texas), pour finalement obtenir un poste de professeur adjoint. Mais en raison du manque de postes permanents disponibles pour les femmes, elle a pris un poste au Naval Research Laboratory (LNR) en 1954.

En l’espace de trois ans, Roman est devenue chef de la section de spectroscopie micro-onde des ARL en raison de ses contributions au domaine émergent de la radioastronomie Elle a également beaucoup voyagé pour donner des conférences sur ses recherches, qui ont attiré l’attention de la nouvelle National Aeronautical and Space Administration (NASA).

En 1959, elle a rejoint la NASA, six mois seulement après la création de l’agence, et est devenue responsable de leur programme d’astronomie d’observation Comme elle l’écrira plus tard dans un mémoire publié en 2018, «la chance de commencer avec une ardoise vierge pour tracer un programme qui, je pensais, influencerait l’astronomie pendant cinquante ans était plus que ce à quoi je pouvais résister. »

Dans les années 1960, elle est devenue le premier chef de l’astronomie au bureau des sciences spatiales de la NASA (OSS) Elle a beaucoup voyagé à travers les États-Unis pour parler directement aux étudiants en astronomie et promouvoir les programmes de la NASA. Elle a également créé un comité dédié à la réalisation d’un télescope spatial qui ne serait pas entravé par les perturbations atmosphériques ou les conditions météorologiques.

Au cours des nombreux discours et conférences qu’elle a prononcés au fil des ans, elle mettait les étudiants au défi de rejoindre un domaine STEM pour satisfaire leur curiosité innée « Si vous aimez les énigmes », a-t-elle dit un jour, « la science ou l’ingénierie peut être votre domaine car la recherche scientifique et l’ingénierie sont une série continue de résoudre des énigmes »

Ses efforts ont finalement convaincu la NASA et le Congrès américain de faire d’un télescope spatial une priorité En 1990, son rêve s’est réalisé avec le lancement du télescope spatial le plus révolutionnaire jamais construit – le télescope spatial HubbleEn raison du rôle qu’elle a joué dans sa création, le Dr Roman a gagné le surnom de «la mère de Hubble »

En tant que successeur désigné de Hubble, il semblait naturel que la mission WFIRST soit nommée en l’honneur du Dr Nancy Grace Roman – décédée en 2018

Le Space Telescope Science Institute (STScI), situé à Baltimore, qui supervise les opérations scientifiques de Hubble, supervisera également les télescopes James Webb et romains une fois qu’ils seront en service. Dr Kenneth Sembach, le directeur du STSI, a dit ceci à propos du choix du nom:

« Dr Nancy Grace Roman était une scientifique et une dirigeante accomplie, ainsi qu’une ardente défenseure de Hubble et des autres grands observatoires de la NASA. Elle a également fortement soutenu la création de STScI Nous l’avons considérée comme une collègue et une amie et nous avons été ravis de l’accueillir à l’Institut pour notre symposium scientifique annuel du printemps en 2017.

« Nous sommes honorés de faire partie de son héritage continu Toute notre équipe est prête à soutenir la communauté astronomique et à faire en sorte que le télescope spatial romain atteigne son plein potentiel scientifique »

Comme indiqué, le RST aura la sensibilité et la capacité de couvrir une plus grande zone de visualisation, ce qui lui donnera effectivement la puissance de topographie de « 100 Hubbles »Ceci est rendu possible par les 18 détecteurs carrés du télescope, chacun avec 4096 × 4096 pixels, qui permettent au RST de couvrir une zone d’environ 133 fois la taille d’une Pleine Lune (alors que Hubble couvrait une zone d’environ 1% du diamètre d’une Pleine Lune)

Le WFI s’appuie sur un appareil photo de 300 mégapixels pour capturer des images dans la partie multi-bande proche infrarouge du spectre Le CGI, quant à lui, supprimera la lumière provenant d’étoiles éloignées qui, autrement, obscurciraient la détection d’objets plus petits et plus sombres. Pris ensemble, ces instruments permettront à Roman de voir des parties de l’Univers qui seraient autrement invisibles

Un autre avantage du RST est son orbite de halo au point de Lagrange Soleil-Terre L2, environ 16 millions de km (1 million de mi) de la Terre Cela lui donnera une vue dégagée sur le cosmos et la capacité de mener des observations de manière presque continue

Le RST devrait collecter environ 20 pétaoctets (PB) de données au cours de sa mission de cinq ans, soit 20 × 1016 octets! Pour mettre cela en perspective, la US Library of Congress (l’une des plus grandes bibliothèques au monde) contient environ 15 téraoctets (To) de données – soit 15 × 1013 Cela signifie que Roman rassemblera l’équivalent de plus de 2 666 bibliothèques du Congrès d’une valeur de données par an!

Au total, le RST devrait faire de multiples découvertes qui mèneront à des avancées dans de nombreux domaines de l’astrophysique Cela comprendra la découverte de milliers de planètes au-delà du système solaire et leur caractérisation, ce qui aidera à compléter le recensement croissant des exoplanètes.

Il y a aussi la façon dont cela permettra aux astronomes d’étudier les comètes, les astéroïdes, les planètes naines et les « mondes océaniques » directement dans notre propre arrière-cour. Au-delà de tout cela, le RST transpercera le voile du « Dark Age » cosmique et révélera ce qui se passait aux premières époques de l’Univers.

En bref, les astronomes espèrent que le RST répondra à certaines des questions les plus profondes et les plus décourageantes sur notre Univers – sommes-nous seuls? Comment et quand tout a-t-il commencé? Comment a-t-il évolué depuis? Quand les premières galaxies se sont-elles formées? Que savons-nous vraiment de tout cela?

Les observations de Roman devraient révéler beaucoup de choses sur le système solaire et les types d’objets qu’il contient Cela est particulièrement vrai de la ceinture de Kuiper, l’anneau massif de débris et d’icétéroïdes qui réside au bord du système solaire. En utilisant ses filtres infrarouges, qui permettront au télescope d’imaginer une grande partie de la bande K proche infrarouge, qui s’étend de 20 à 24 microns, Roman pourra étudier ces petits objets sombres et se faire une meilleure idée de leur composition

Tout comme la ceinture principale d’astéroïdes et les nombreuses autres familles d’astéroïdes du système solaire, les objets de cette région sont essentiellement des restes de matière du disque protoplanétaire qui a orbité autour de notre Soleil environ 4Il y a 5 milliards d’années Ce matériau, composé de gaz, de silice et d’éléments plus lourds, était lui-même un matériau résiduel de la naissance du Soleil.

Au cours des quelques centaines de millions d’années à venir, ce matériau s’est accrété pour former les planètes de notre système solaire Alors que des astéroïdes plus denses et plus rocheux se trouvent aujourd’hui dans la ceinture principale (ou autour de diverses planètes), on pense que la ceinture de Kuiper se compose principalement d’objets avec un contenu volatil plus élevé (eg, eau, ammoniaque, méthane, dioxyde de carbone, etc.)

Étant donné que les objets de la ceinture de Kuiper (KBO) sont restés en grande partie inchangés depuis les premiers jours du système solaire, leur étude révélera comment notre système s’est formé et a évolué. L’étude de cette région permettrait également de mieux comprendre les comètes de longue période, dont on sait qu’elles sont originaires d’ici et qui auraient joué un rôle vital dans la distribution de l’eau dans tout le système solaire.

Cela pourrait également en révéler davantage à la manière des objets trans-neptuniens (TNO), dont certains pourraient être assez grands pour être classés comme planètes naines (ou planétoïdes) Depuis le début des années 2000 et la découverte de TNO de taille comparable à Pluton (Sedna, Eris, Haumea, Makemake, etc.), les scientifiques se sont demandé combien d’autres de ces petites planètes pourraient être présentes

L’une des choses les plus excitantes que Roman pourra faire est d’imaginer directement de petites planètes rocheuses qui gravitent plus près de leurs étoiles. C’est là que l’on s’attend à trouver des planètes «semblables à la Terre» en orbite dans la zone habitable (HZ) circumsolaire d’une étoile. Cependant, l’imagerie de ces planètes est assez difficile compte tenu des limites des instruments actuels

C’est là que l’optique avancée et la technologie de coronographe de Roman feront toute la différence Avec la sensibilité nécessaire pour résoudre les planètes individuelles et bloquer la lumière obscurcissante des étoiles mères, ainsi que la poussière et les gaz interstellaires qui absorbent la lumière visible, le RST sera en mesure de caractériser leurs atmosphères, de déterminer leur composition chimique et d’identifier les signes potentiels. de la vie (aka « biosignatures »)

Il travaillera également de concert avec d’autres observatoires en utilisant sa suite de caméras infrarouges et son large champ de vision pour identifier divers objets pour des études de suivi Des observatoires comme le JWST ou Hubble les conduiront, en tirant parti de leurs différentes capacités d’imagerie – eg, le JWST peut voir davantage le spectre infrarouge

Roman autorisera également les enquêtes sur les exoplanètes en utilisant la méthode de microlentille gravitationnelle Cette méthode tire parti d’un effet prédit par la théorie générale de la relativité d’Einstein, où la lumière provenant d’une source distante est amplifiée (ou «cristallisée») par la force gravitationnelle d’un objet intervenant.

Dans ce cas, les astronomes utiliseront une « étoile-lentille » passant entre leur ligne de visée et une « étoile source » plus éloignée pour magnifier la lumière provenant de cette dernière Cela leur permet de détecter les planètes en orbite en fonction de la lumière amplifiée réfléchie par leurs atmosphères et leurs surfaces

Roman utilisera également la méthode de transit C’est à ce moment que la lumière d’une étoile diminue périodiquement parce qu’une planète traverse son visage En utilisant ces deux méthodes, la NASA estime que Roman pourrait détecter 100000 exoplanètes

La suite IR avancée de Roman lui permettra également d’étudier les disques de débris circumstellaires Selon la théorie la plus largement acceptée, les planètes se forment à partir de la matière qui s’accroît à partir de ces disques Malheureusement, ces disques sont très difficiles à visualiser en lumière visible, mais rayonnent fortement dans le spectre infrarouge En regardant plus de ces systèmes, Roman sera témoin de systèmes planétaires qui en sont encore aux premières phases de formation.

Dans le passé, l’imagerie directe et la microlentille étaient rarement utilisées pour la recherche sur les exoplanètes Grâce à la sensibilité et aux instruments de Roman, il sera en mesure de terminer le recensement des exoplanètes que Kepler a commencé et d’acquérir une compréhension plus complète de l’architecture des systèmes planétaires – ce qui donnera des indices sur la formation et l’habitabilité planétaires.

Le centre de notre propre galaxie est une autre partie de l’Univers sur laquelle le Romain fera la lumière. À l’heure actuelle, les astronomes ont du mal à observer le cœur de la Voie lactée à cause du milieu interstellaire (ISM) Constitué de nuages ​​de poussière et de gaz qui dérivent entre les étoiles, l’ISM provoque la dispersion et l’absorption de la lumière

Puisque le système solaire est intégré dans le disque de la Voie lactée, nous voyons le centre de notre galaxie sur le bord Au moment où la lumière a voyagé du cœur de la galaxie pour atteindre la Terre (environ 26000 années-lumière), elle est dispersée au point d’être inutile pour nos instruments. Cependant, la lumière infrarouge peut passer plus librement à travers ces nuages ​​car elle se déplace dans des ondes plus longues

Les filtres infrarouges de Roman pourront capter cette lumière à travers des nuages ​​de poussière jusqu’à trois fois plus denses qu’auparavant, ce qui nous aidera à en savoir plus sur la structure et la population de la Voie lactée En particulier, les astronomes attendent avec impatience d’observer le centre de notre galaxie à la recherche de naines brunes – une classe « d’étoiles défaillantes » qui n’étaient pas assez massives pour subir une fusion nucléaire.

Il est bien connu que lorsque les étoiles subissent un effondrement gravitationnel à la fin de leur vie (et explosent dans une supernova), elles ensemencent leur environnement avec de nouveaux éléments qui se sont formés à l’intérieur d’elles au fil du temps. On pense que ce processus affecte la formation des étoiles et des planètes près du centre galactique

En étudiant les compositions des naines brunes de cette région, les astronomes en apprendront davantage sur les objets proches du cœur de notre galaxie et établiront des comparaisons avec ceux situés dans les bras en spirale Encore une fois, cela fournira des informations précieuses sur la façon dont les galaxies comme la nôtre évoluent.

Le RST observera également des milliards de systèmes stellaires et de galaxies pour cartographier leurs positions en 3D, ce qui permettra aux astronomes de mesurer l’évolution de leur distribution au fil du temps. Ce faisant, Roman fournira un autre moyen de mesurer la vitesse à laquelle le cosmos s’est développé (aka la constante de Hubble-Lemaitre) au cours des 13 derniers milliards d’années

Cela pourrait éliminer les divergences avec les mesures précédentes et permettre aux astronomes d’imposer des contraintes plus strictes sur l’énergie noire. Il étudiera également les supernovae et les amas de galaxies, cartographiant la distribution des galaxies en trois dimensions Ces études imposeront des contraintes plus strictes sur le rôle joué par l’énergie noire dans l’évolution cosmique

Roman utilisera également une technique connue sous le nom de lentille gravitationnelle faible, où les galaxies modifieront la courbure de l’espace-temps autour d’elles, provoquant la flexion de la lumière lorsqu’elle passe. Cette technique contribuera à mesurer la masse des galaxies, offrant de nouvelles opportunités de tester la relativité générale et de déterminer combien d’entre elles sont de la matière noire.

Selon les modèles cosmologiques actuels, la matière noire et l’énergie noire représentent 95% du contenu masse-énergie total de l’Univers Bien que ces phénomènes aient été déduits d’observations et de tests approfondis impliquant la Relativité Générale, l’étendue de son rôle dans l’évolution de l’Univers reste incertaine.

La suite infrarouge de Roman lui permettra d’observer la lumière à des fréquences allant du visible (bande V) à la bande K proche infrarouge Cela correspond à des longueurs d’onde de 05 à 23 microns (µm) et des températures jusqu’à 773 ° C (1425 ° F) Comme l’a expliqué George Helou, directeur du Centre d’analyse et de traitement infrarouge (IPAC) de Caltech:

« Roman verra des choses qui sont 100 fois plus faibles que les meilleurs levés au sol en bande K peuvent voir en raison des avantages de l’espace pour l’astronomie infrarouge Il est impossible de prédire tous les mystères que Romain aidera à résoudre en utilisant ce filtre »

En plus des étoiles plus pâles, des disques de débris et des naines brunes, ces capacités permettront à Roman d’étudier l’Univers tel qu’il est apparu juste un demi-milliard d’années après le Big Bang (environ 4% de son âge actuel) Cela coïncide avec l ‘«âge des ténèbres» cosmique, lorsque les premières étoiles et galaxies se sont formées, dissipant progressivement le plasma chaud qui a imprégné l’Univers.

Au fur et à mesure que les premières galaxies se sont formées, elles ont libéré suffisamment de photons pour dissiper ce plasma, ce qui rend l’univers « sombre » »En étudiant ces structures telles qu’elles ont émergé de l’obscurité, Roman pourra étudier comment ces galaxies ont évolué depuis et comment la matière est structurée et distribuée dans tout le cosmos.

Comme vous l’avez peut-être compris, le télescope spatial romain a des objectifs ambitieux à atteindre En plus de cela, il a des chaussures assez grandes à remplir – venant comme il est sur les talons de Hubble et Kepler Néanmoins, de grandes choses sont attendues pour cet observatoire bien nommé, et ce qu’il est sur le point de révéler ne sera rien de moins que révolutionnaire.

Après des années (ou des décennies) d’attente, les scientifiques seront enfin en mesure de répondre aux types de questions qui les ont empêchés de dormir la nuit Des questions comme:

Le RST est l’un des nombreux observatoires de nouvelle génération qui prendront place dans l’espace au cours de cette décennie Plusieurs télescopes au sol équipés des dernières optiques et technologies de pointe seront également opérationnels avant la fin des années 2020. Combiné avec des améliorations dans le partage et l’analyse des données, il est peu probable qu’une partie de l’Univers soit « sombre » pour nous pendant longtemps!

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Administration nationale de l’aéronautique et de l’espace, USUNE, Télescope spatial Hubble, étoile, vie extraterrestre, galaxie

Actualités – États-Unis – Quels secrets cosmiques le télescope romain révélera-t-il?
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Source: https://interestingengineering.com/what-cosmic-secrets-will-the-roman-telescope-reveal

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