Mission Euclid : l'ESA sonde la matière et l'énergie noires
Le télescope spatial européen Euclid, piloté par l'Agence spatiale européenne (ESA), doit décoller le 1er juillet à bord d'une fusée Falcon 9 de SpaceX. Cette mission d'envergure vise à cartographier un tiers du ciel sur une durée minimale de six ans, afin de percer les secrets de la matière noire et de l'énergie noire, qui constituent 95 % de l'univers. Le programme représente un enjeu structurant pour la politique scientifique européenne et la compréhension des modèles cosmologiques.
Quels sont les objectifs de la mission Euclid ?
Positionné au point de Lagrange 2, à 1,5 million de kilomètres de la Terre, le télescope spatial réalisera une carte en trois dimensions de l'univers. Équipé d'un télescope de 1,2 mètre de diamètre dans le spectre visible et d'un spectromètre infrarouge, Euclid observera jusqu'à 12 milliards d'objets célestes. L'objectif est de repérer des structures massives pour comprendre l'évolution de la toile cosmique, ce réseau de filaments de gaz et de matière noire qui structure le volume de l'univers, selon les termes du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA).
L'astronome Bruno Altieri, responsable scientifique sur la mission Euclid à l'ESA, compare cette structure à celle d'une éponge ou d'un réseau neuronal. Aux intersections de ces filaments se trouvent les super amas de galaxies, tels que Laniakea, auquel appartient la Voie lactée. En observant jusqu'à 10 milliards d'années en arrière, Euclid permettra d'analyser l'évolution de cette toile cosmique sous l'effet de la matière noire et de l'énergie noire.
Comment définir la matière noire et l'énergie noire ?
La matière classique, qui constitue les étoiles et les planètes, ne représente que 5 % de l'univers. Le reste se répartit entre la matière noire (25 %) et l'énergie noire (70 %). Malgré leur prédominance, ces deux composantes demeurent largement méconnues.
La matière noire, une masse invisible aux effets attractifs
Détectée indirectement depuis les années 1930, la matière noire explique les vitesses de déplacement anormalement élevées des étoiles et des galaxies. Bien que cinq fois plus présente que la matière classique, elle ne rayonne pas et n'interagit pas avec la lumière.
« On ne sait même pas ce que c'est », reconnaît l'astrophysicienne Françoise Combes.Sa masse génère néanmoins une force d'attraction qui, à l'échelle cosmique, agit comme un frein à l'expansion de l'univers.
L'énergie noire, un paramètre répulsif accélérant l'expansion
Mise en évidence en 1998, l'énergie noire a été introduite pour expliquer l'accélération inattendue de l'expansion de l'univers, une découverte récompensée par le prix Nobel de physique en 2011. Contrairement à la matière noire, elle exerce un effet répulsif, éloignant les objets célestes les uns des autres. Bruno Altieri qualifie ces deux phénomènes d'« antagonistes », l'énergie noire dominant l'expansion de l'univers depuis quelques milliards d'années. Le qualificatif « noire » reflète uniquement l'ignorance actuelle de leur origine et de leur nature, comme le rappelle l'ESA.
En quoi Euclid va-t-il transformer la recherche cosmologique ?
La mission s'appuiera sur le phénomène de « lentille gravitationnelle », où une forte densité de matière dévie la lumière. Euclid étudiera les déformations faibles pour établir des statistiques sur des milliards de galaxies, permettant de cartographier la matière noire. L'analyse de l'évolution de la toile cosmique fournira également des estimations sur la période d'accélération de l'expansion.
« Nous aurons les réponses à des questions comme : 'Est-ce que l'énergie noire est constante dans le temps ?' ou 'Est-ce qu'elle varie ?' », précise Françoise Combes.Les premières réponses à ces interrogations sont attendues dans un délai de cinq à dix ans.
Les données récoltées pourraient également remettre en cause le modèle cosmologique standard et la théorie de la relativité d'Einstein.
« Soit nous allons découvrir de nouvelles particules, soit nous allons changer les lois de la physique. C'est quand même fondamental », souligne Bruno Altieri.Dès sa première année, la mission générera un volume de données équivalent à celui accumulé par l'ensemble des missions scientifiques de l'ESA depuis vingt-cinq ans, nécessitant une mobilisation importante de la communauté scientifique.
De quoi est composé l'univers ?
L'univers se compose à 5 % de matière classique (ou baryonique), à 25 % de matière noire et à 70 % d'énergie noire, selon les estimations du consensus scientifique actuel.
Où sera positionné le télescope Euclid ?
Le télescope Euclid sera positionné au point de Lagrange 2, un point stable situé à 1,5 million de kilomètres de la Terre, permettant une observation continue du ciel.
Quelle est la durée prévue de la mission Euclid ?
La mission Euclid est prévue pour durer au moins six ans, période durant laquelle elle cartographiera un tiers du ciel.