Perché au sommet d’El Peñón, sur le Cerro Pachón dans le nord du Chili, l’Observatoire Vera C. Rubin s’apprête à réaliser une première scientifique : observer l’intégralité du ciel nocturne de l’hémisphère sud pendant dix années consécutives. Le Legacy Survey of Space and Time (LSST), ou Relevé d’héritage de l’espace et du temps, devrait commencer à l’Observatoire Rubin en 2025 et utilisera la plus grande caméra numérique du monde pour capturer un time-lapse haute définition du ciel visible.
Financé conjointement par la National Science Foundation et le Département de l’Énergie des États-Unis, l’Observatoire Rubin devrait générer une quantité de données sans précédent au cours du LSST. Ana Ennis, chercheuse postdoctorale conjointe à l’Institut Périmètre et au Centre d’astrophysique de l’Université de Waterloo, est coprésidente du groupe de travail sur les amas d’étoiles au sein des collaborations scientifiques du LSST. En prévision de l’inauguration officielle du télescope, Ennis travaille avec une équipe internationale d’astronomes pour se préparer à l’avalanche de données à venir.
La caméra du LSST générera environ 20 téraoctets de données toutes les 24 heures. Cela équivaut, selon le site web de l’Observatoire, à plus de trois années de visionnement intensif sur Netflix. Pour prendre de l’avance, Ennis explique que les membres du groupe de travail sur les amas d’étoiles « développent des chaînes de traitement et réfléchissent à la façon dont nous allons gérer une quantité de données que, selon moi, personne n’a jamais vue auparavant. Et elle va arriver très rapidement. »
Le LSST poursuivra deux objectifs simultanément. D’abord, couvrir aussi rapidement que possible une grande portion de l’hémisphère sud afin de surveiller des événements comme le déplacement d’objets célestes ou les sursauts gamma. Une fois ces événements détectés, le LSST enverra une alerte permettant à d’autres télescopes de se concentrer sur ces phénomènes transitoires.
Le deuxième objectif consiste à prendre des images très profondes du ciel. Ces images nécessitent des temps de pose prolongés afin de capter tous les photons émis par les étoiles et les galaxies lointaines.
Ces deux objectifs peuvent entrer quelque peu en conflit. « On veut couvrir l’ensemble du ciel pour voir si quelque chose a changé, » explique Ennis. « Mais on veut aussi obtenir des expositions profondes du ciel pour que des gens comme moi puissent observer les galaxies et les amas d’étoiles. »
« Pour atteindre ces deux objectifs, le relevé va observer chaque portion du ciel nocturne pendant une courte période, mais il va tenter de couvrir le plus de surface possible. Il fera cela chaque nuit pendant dix ans, de sorte qu’au final, les images que nous obtiendrons seront extrêmement profondes. »
Ennis attendra elle-même les données du LSST sur les amas globulaires, des groupes denses d’étoiles ayant une origine commune. Ce sont en quelque sorte des fossiles, explique-t-elle — des vestiges de la formation des galaxies.
L’une des grandes questions concernant les amas globulaires est leur lien possible avec les halos de matière noire. On pense que ces masses théorisées de matière noire s’étendent au-delà des galaxies, et que les amas d’étoiles globulaires pourraient cartographier l’étendue de ces halos.
« Avec les télescopes actuels, l’image que l’on peut obtenir est très limitée en taille, » explique Ennis. « Le LSST va nous permettre de cartographier ce que font les amas globulaires à l’échelle de tout le ciel, et si cela est lié aux halos de matière noire, pour moi ce sera la grande percée. »
Alors qu’Ennis est habituée à traiter des relevés contenant quelques dizaines de galaxies, elle se retrouvera bientôt à en traiter des centaines grâce aux données du LSST. Ce volume de données attendu pousse les astronomes à travailler autrement. On met désormais l’accent sur une communication efficace, des objectifs communs et une meilleure qualité de code. Et cela incite les pays à collaborer.
« Nous sommes entrés dans l’ère des grands relevés, et plusieurs télescopes d’envergure sont en développement, » affirme Ennis. Il y a le télescope Euclid, déjà en service sous l’égide de l’Agence spatiale européenne, le télescope spatial Roman, dont le lancement par la NASA est prévu en 2027, et CASTOR, un projet de télescope spatial proposé par l’Agence spatiale canadienne. Ennis souligne que, par-dessus la gestion déjà colossale des données produites par le LSST, les chercheurs doivent se préparer à collaborer pour tirer le meilleur parti des résultats de chaque télescope.
« La synergie entre tous ces grands relevés va finir par dépasser tout ce que nous pouvons imaginer à l’heure actuelle, » ajoute-t-elle.
À propos de l’IP
L'Institut Périmètre est le plus grand centre de recherche en physique théorique au monde. Fondé en 1999, cet institut indépendant vise à favoriser les percées dans la compréhension fondamentale de notre univers, des plus infimes particules au cosmos tout entier. Les recherches effectuées à l’Institut Périmètre reposent sur l'idée que la science fondamentale fait progresser le savoir humain et catalyse l'innovation, et que la physique théorique d'aujourd'hui est la technologie de demain. Situé dans la région de Waterloo, cet établissement sans but lucratif met de l'avant un partenariat public-privé unique en son genre avec entre autres les gouvernements de l'Ontario et du Canada. Il facilite la recherche de pointe, forme la prochaine génération de pionniers de la science et communique le pouvoir de la physique grâce à des programmes primés d'éducation et de vulgarisation.
