L'équipe du Télescope ROMAN de la NASA veut cartographier la face cachée de notre galaxie

L'équipe du télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA a annoncé son intention de réaliser une étude sans précédent du plan de notre galaxie, la Voie lactée. Elle examinera cette région plus profondément que n'importe quelle autre étude, cartographiant davantage d'étoiles de notre galaxie que toutes les observations précédentes réunies.

Le plan de notre Voie lactée, vu par la mission spatiale Gaia de l'ESA. Il contient plus d’un milliard d’étoiles, ainsi que des régions plus sombres et poussiéreuses à travers lesquelles Gaia ne pouvait pas voir. Grâce à sa plus grande sensibilité et à sa couverture de longueurs d'onde plus longues, l'étude du plan galactique du télescope spatial Nancy Grace ROMAN de la NASA examinera une plus grande partie de la poussière et révélera beaucoup plus d'étoiles. Crédit : ESA/Gaia/DPAC

"Il existe un très large éventail de sciences que nous pouvons explorer avec ce type d'enquête, de la formation et de l'évolution des étoiles à la poussière entre les étoiles et à la dynamique du cœur de la galaxie", a déclaré Catherine Zucker, astrophysicienne au Centre d'Astrophysique | Harvard & Smithsonian à Cambridge, Massachusetts, qui ont co-écrit un livre blanc décrivant certains des avantages d'un tel programme d'observation.

Une enquête sur un avion galactique était la soumission la mieux classée à la suite d'un appel à idées d'enquête ROMAN en 2021. Désormais, la communauté scientifique va travailler ensemble pour concevoir le programme d'observation avant le lancement de Roman d'ici mai 2027.

"Il y aura beaucoup de compromis puisque les scientifiques devront choisir entre, par exemple, quelle superficie couvrir et comment la cartographier complètement dans tous les différents filtres possibles", a déclaré le co-auteur de l'article, Robert Benjamin, astronome à l'Université du Wisconsin-Whitewater.

Les scientifiques ont assez bien étudié le voisinage de notre système solaire, mais une grande partie de la galaxie reste cachée. Le télescope spatial Nancy Grace ROMAN de la NASA scrutera d'épaisses bandes de poussière pour révéler des parties de notre galaxie que nous n'avons jamais pu explorer auparavant, grâce à une nouvelle étude sur un plan galactique. Crédit : Goddard Space Flight Center de la NASA

Bien que les détails de l'enquête restent à déterminer, les scientifiques affirment que si elle couvrait environ 1 000 degrés carrés, soit une région du ciel aussi grande que 5 000 pleines lunes, elle pourrait révéler bien plus de 100 milliards d'objets cosmiques (principalement des étoiles).

"Cela serait assez proche d'un recensement complet de toutes les étoiles de notre galaxie, et cela ne prendrait qu'un mois environ", a déclaré Roberta Paladini, chercheuse scientifique principale au Caltech/IPAC à Pasadena, en Californie, et le livre blanc " auteur principal. "Il faudrait des décennies pour observer une si grande partie du ciel avec les télescopes spatiaux Hubble ou James Webb. Roman sera une machine d'enquête."

Anatomie de la Voie Lactée

Les observatoires offrant des vues plus petites de l'espace ont fourni des images exquises d'autres galaxies , révélant des structures complexes. Mais étudier l’anatomie de notre propre galaxie est étonnamment difficile. Le plan de la Voie lactée couvre une si grande surface du ciel que son étude détaillée peut prendre beaucoup de temps. Les astronomes doivent également scruter l’épaisse poussière qui obscurcit la lumière des étoiles lointaines.

Bien que nous ayons bien étudié le voisinage de notre système solaire, Zucker déclare : "Nous avons une vision très incomplète de ce à quoi ressemble l'autre moitié de cette Voie lactée au-delà du centre galactique."

Des observatoires comme le télescope spatial Spitzer de la NASA, à la retraite, ont mené des études sur de vastes zones du plan galactique dans des longueurs d'onde de lumière plus longues et ont révélé certaines régions de formation d'étoiles de l'autre côté de la galaxie. Mais il ne pouvait pas résoudre les moindres détails comme le ferait Roman.

"Spitzer a posé les questions que Roman sera capable de résoudre", a déclaré Benjamin.

La combinaison d'un large champ de vision, d'une résolution nette et de la capacité de Roman à voir à travers la poussière en fait l'instrument idéal pour étudier la Voie lactée. Et voir les étoiles dans différentes longueurs d'onde de lumière (optique et infrarouge) aidera les astronomes à apprendre des choses telles que la température des étoiles. Cette seule information révèle beaucoup plus de données, depuis le stade d'évolution et la composition de l'étoile jusqu'à sa luminosité et sa taille.

Cette image montre deux vues de la même galaxie spirale, appelée IC 5332, vue par deux observatoires de la NASA : les observations du télescope spatial James Webb apparaissent en haut à gauche et celles du télescope spatial Hubble en bas à droite. Les vues sont principalement si différentes en raison des longueurs d’onde de lumière qu’elles présentent chacune. L'observation visible et ultraviolette de Hubble présente des régions sombres où la poussière absorbe ces types de lumière. Webb voit des longueurs d'onde plus longues et détecte cette poussière qui brille dans l'infrarouge. Mais ni l’un ni l’autre n’ont pu réaliser une étude efficace de notre galaxie, la Voie lactée, car elle couvre une très grande partie du ciel ; puisque IC 5332 se trouve à environ 30 millions d’années-lumière, il apparaît comme un petit point. Il faudrait des décennies à Hubble ou Webb pour étudier la Voie lactée, mais le prochain télescope spatial Nancy Grace ROMAN de la NASA pourrait le faire en moins d'un mois. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI, Janice Lee (STScI), Thomas Williams (Oxford), Rupali Chandar (UToledo), équipe PHANGS

"Nous pouvons réaliser des études très détaillées sur des choses comme la formation des étoiles et la structure de notre propre galaxie, d'une manière que nous ne pouvons faire pour aucune autre galaxie", a déclaré Paladini.

Roman offrira de nouvelles perspectives sur la structure de la région centrale connue sous le nom de renflement, la « barre » qui s'étend à travers elle et les bras spiraux qui en partent.

"Nous allons essentiellement réécrire l'image 3D de la face cachée de la galaxie", a déclaré Zucker.

La vision nette de Roman aidera les astronomes à voir des étoiles individuelles, même dans les pépinières stellaires situées de l'autre côté de la galaxie. Cela aidera Roman à générer un énorme nouveau catalogue d'étoiles puisqu'il sera capable de cartographier 10 fois plus loin que la précédente cartographie de précision réalisée par la mission spatiale Gaia de l'ESA (l'Agence spatiale européenne). Gaia a cartographié plus d'un milliard d'étoiles en 3D, en grande partie dans un rayon d'environ 10 000 années-lumière. Roman pourrait cartographier jusqu'à 100 milliards d'étoiles situées à 100 000 années-lumière ou plus (s'étendant jusqu'aux confins les plus éloignés de notre galaxie et au-delà).

L'enquête sur le plan galactique est la première enquête d'astrophysique générale annoncée par Roman - l'un des nombreux programmes d'observation que Roman réalisera en plus de ses trois enquêtes communautaires principales et de la démonstration de la technologie Coronagraph.

Au moins 25 % de la mission principale de cinq ans de ROMAN sera allouée à des études d'astrophysique générale afin de poursuivre des recherches scientifiques qui ne peuvent être réalisées avec les seules données d'enquête communautaires de base de la mission. Les astronomes du monde entier auront l'opportunité d'utiliser Roman et de proposer des recherches de pointe, permettant à la communauté astronomique d'utiliser tout le potentiel des capacités de Roman pour mener des recherches scientifiques extraordinaires.

L'ouvrage est publié sur le serveur de préimpression arXiv.

Plus d'informations : Roberta Paladini et al, Opportunité d'enquête sur l'astrophysique de définition précoce ROMAN : Enquête sur le plan infrarouge galactique ROMAN (GRIPS), arXiv (2023). DOI : 10.48550/arxiv.2307.07642

Fourni par la NASA.

Mais qui était Nancy Grace Roman de la NASA ?