Avec Roman, la NASA veut changer d’échelle dans l’observation du cosmos

À bord d’une fusée Falcon Heavy de SpaceX, la NASA a lancé depuis la Floride son nouveau télescope d’observation du cosmos. Baptisé Nancy Grace Roman, du nom d’une astronome américaine, il est désormais en route vers son orbite finale, située à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre. Son voyage doit durer trois mois et ses premières observations scientifiques doivent commencer au début de l’année prochaine.

Ce télescope n’a pas été conçu pour remplacer Hubble, ni même James Webb. Sa principale force sera sa capacité à changer d’échelle dans l’observation du ciel. Il pourra observer de très vastes portions du ciel avec une résolution élevée, dans le visible et le proche infrarouge. Son miroir de 2,4 mètres est de la même taille que celui de Hubble, mais son instrument principal dispose d’un champ de vision au moins cent fois supérieur.

Cette différence de conception doit considérablement accélérer les relevés astronomiques. La NASA estime que Roman pourra explorer le ciel jusqu’à 1 000 fois plus rapidement que Hubble. Au cours de ses cinq premières années, il doit ainsi observer plus de 50 fois la surface couverte par Hubble en trente ans. Pour cela, il embarque une caméra de 300 mégapixels, qui pourra mesurer la lumière provenant d’environ un milliard de galaxies au cours de la mission.

Cette couverture massive permettra aussi de revenir régulièrement sur les mêmes régions du ciel. Roman pourra ainsi repérer des phénomènes variables ou transitoires, comme des explosions stellaires, mais aussi étudier statistiquement l’évolution des galaxies et la répartition de la matière dans l’Univers.

L’un des principaux objectifs est de mieux comprendre l’énergie noire, cette composante mystérieuse associée à l’accélération de l’expansion de l’Univers. Le télescope doit notamment détecter des dizaines de milliers de supernovas thermonucléaires, ces explosions qui servent de repères pour mesurer les distances cosmiques et reconstituer l’histoire de l’expansion de l’Univers.

Il étudiera également la matière noire, invisible directement mais dont la gravité déforme la lumière et influence la distribution des galaxies. En observant ces effets sur de vastes régions, Roman contribuera à cartographier cette matière et à mieux comprendre la formation des grandes structures cosmiques.

À la recherche de nouvelles exoplanètes

Le télescope doit également dresser un inventaire des planètes de la Voie lactée. Il utilisera notamment les microlentilles gravitationnelles qui fonctionnent selon ce principe : lorsqu’une étoile passe devant une autre, sa gravité amplifie temporairement la lumière de l’étoile située derrière elle. Il est alors possible de détecter sa présence grâce à cette variation.

Cette méthode permet notamment de rechercher des planètes relativement éloignées de leur étoile et des planètes errantes, qui ne sont liées à aucune étoile. La NASA estime que le relevé par microlentilles pourrait permettre de découvrir environ 2 500 planètes. Roman embarque également un coronographe expérimental, un instrument destiné à tester des technologies d’imagerie directe permettant d’observer des exoplanètes autour d’autres étoiles.

Roman se distingue ainsi de Hubble par son approche. Si Hubble dispose d’une meilleure couverture spectrale, notamment dans l’ultraviolet, et excelle dans l’étude détaillée d’objets individuels, Roman privilégie au contraire les grands relevés. Deux images de Roman peuvent couvrir une surface qui nécessiterait environ 432 pointages de la caméra infrarouge de Hubble.

Avec James Webb, la complémentarité repose sur un autre compromis. Webb possède un miroir de 6,5 mètres, contre 2,4 mètres pour Roman, et peut donc collecter davantage de lumière et observer des objets plus faibles et plus lointains. Son champ de vision est toutefois beaucoup plus réduit. Roman pourra couvrir une surface environ 50 fois plus importante que Webb et identifier des cibles que ce dernier pourra ensuite étudier en détail.

Roman travaillera également avec Euclid, le télescope de l’Agence spatiale européenne consacré notamment à l’étude de la matière noire et de l’énergie noire. Les deux missions sont complémentaires, puisque Euclid cartographiera de vastes régions du cosmos, tandis que Roman observera une zone plus réduite avec davantage de profondeur et de précision dans l’infrarouge. Leurs zones de relevé se chevaucheront, permettant aux scientifiques de comparer leurs données.