Bientôt, le télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA sera le premier à intégrer l'étude du bulbe galactique à ses objectifs scientifiques fondamentaux, en s'appuyant sur les données recueillies par tous les observatoires précédents. Son champ de vision couvrira une zone plus vaste et à une cadence bien plus rapide que celui des télescopes spatiaux précédents, ce qui lui permettra d'observer des millions d'étoiles et de découvrir des milliers de nouvelles exoplanètes.
Pour aider Roman à caractériser de nombreuses étoiles et planètes, les astronomes ont cherché à utiliser Hubble pour observer plusieurs des mêmes régions du bulbe galactique que celles que Roman observera dans le cadre de son relevé temporel du bulbe galactique. En comparant les données de Hubble, recueillies des mois ou des années auparavant, aux nouvelles données de Roman, les astronomes seront mieux à même d'interpréter les observations à venir de ce dernier. L'équipe du télescope Roman vise un lancement début septembre 2026.
« L'une des principales priorités de notre étude Hubble est de couvrir la plus grande surface du ciel possible », a déclaré Sean Terry, chef de projet et chercheur adjoint de l'Université du Maryland, à College Park, et du Centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt.
« Petites » lentilles, grandes découvertes
De nombreux systèmes planétaires de la Voie lactée évoluent de façon similaire à notre système solaire, depuis l'effondrement d'un nuage de gaz cosmique jusqu'à la formation des planètes environnantes, en passant par la croissance d'une étoile. Cependant, dans certains systèmes, divers événements peuvent entraîner l'éjection d'une planète du système où elle s'est formée. Des centaines de ces « planètes errantes » seront détectées par le relevé temporel du bulbe galactique de Roman, ainsi que des étoiles à neutrons isolées et jusqu'alors inconnues, et même des trous noirs de masse comparable à celle de notre Soleil.
Ce programme d'observation comprend six campagnes de 72 jours durant lesquelles Roman prendra une image toutes les 12 minutes d'une vaste portion du bulbe galactique (environ 1,7 degré carré de la région, soit la surface de 8,5 pleines lunes). Bien qu'il permette de détecter divers objets, ce programme est optimisé pour la recherche d'un phénomène particulier appelé microlentille gravitationnelle.
Les microlentilles gravitationnelles, un type d'effet de lentille gravitationnelle, se produisent lorsque la lumière d'un objet plus éloigné est déviée par la masse d'un objet plus proche situé sur la ligne de visée. Ces événements se produisent à une échelle beaucoup plus petite que les effets de lentille gravitationnelle à plus grande échelle (de l'ordre des étoiles individuelles plutôt que des galaxies ou des amas de galaxies) et nous permettent de rechercher des exoplanètes entre nous et les étoiles densément regroupées au sein du bulbe galactique.
« Ce qui est formidable avec les microlentilles gravitationnelles, c'est que nous pourrons faire un recensement complet d'objets aussi petits que Mars qui se déplacent entre nous et ces champs dans le bulbe, quels qu'ils soient », a déclaré Jay Anderson, co-auteur de l'étude et membre du Space Telescope Science Institute de Baltimore.
Pour Roman, d'après Hubble
Lorsqu'un télescope observe un objet à effet de lentille gravitationnelle, comme une étoile brillante, s'alignant avec une étoile du bulbe galactique, il peut être difficile pour les astronomes de déterminer laquelle des deux sources lumineuses est en cause. Le facteur temps est donc crucial. Si les astronomes parviennent à identifier séparément les sources lumineuses avant l'événement de microlentille, il leur est beaucoup plus facile de les distinguer.
Pour recueillir ces données antérieures à l'observation de Roman, les astronomes ont utilisé le télescope spatial Hubble afin de mener un relevé à grande échelle, qui a débuté au printemps 2025. Ce programme couvre une grande partie de la même zone que celle que Roman observera dans le cadre du relevé temporel du bulbe galactique. Son ampleur est même supérieure à celle de deux relevés précédents (d'environ 0,5 degré carré chacun) qui ont permis de réaliser la plus grande mosaïque de Hubble, celle de notre galaxie voisine, Andromède, dont l'assemblage a nécessité plus de dix ans.
« L’objectif principal de ces observations est d’identifier les objets ayant subi des effets de lentille gravitationnelle lors du relevé romain, en les repérant avant que ces effets ne se produisent », explique Anderson. « Si, dans quelques années, un tel événement survient pendant la longue période d’observation du champ par Roman, nous pourrons alors affirmer : “Il s’agissait d’une étoile rouge, et d’une étoile bleue ; l’effet s’est produit lorsque l’étoile rouge est passée devant l’étoile bleue.” »
Les données de Hubble contribueront également à affiner l'analyse des objets à l'origine de ces microlentilles. L'événement de microlentille lui-même ne mesure que le rapport des masses de l'étoile hôte et de sa planète. Grâce aux données recueillies sur les étoiles avant ou après leur microlentille , les scientifiques pourront toutefois mesurer la masse individuelle de ces étoiles, à l'instar de la méthode utilisée par Hubble pour déterminer la masse d'une étoile et de sa planète dans la Voie lactée. Cette méthode permet d'obtenir une mesure beaucoup plus précise de la relation entre une étoile et sa planète, une mesure auparavant difficile à établir.
« Au lieu d'estimer le rapport de masse d'une planète en orbite autour d'une étoile, nous pouvons affirmer avec certitude qu'il s'agit d'une planète de la masse de Saturne orbitant autour d'une étoile de 0,8 masse solaire, par exemple », a déclaré Terry. « Ainsi, grâce aux images précurseurs du télescope Hubble, on peut espérer obtenir des mesures directes des masses plutôt que des rapports de masse indirects. »
Prochain bond en avant en termes d'ampleur
Bien que la découverte d'exoplanètes constitue une part importante du relevé temporel du bulbe galactique de Roman, l'observation d'une zone aussi vaste avec Hubble peut également aider à identifier les zones d'extinction , des poches denses de poussière et de gaz qui absorbent ou diffusent la lumière, nous permettant de créer des cartes détaillant où nous pouvons voir des étoiles et où nous ne le pouvons pas.
Le relevé effectué par Hubble a également permis d'établir un tout nouveau catalogue d'étoiles, qui aidera les astronomes à caractériser les étoiles hôtes des exoplanètes découvertes par Roman. L'équipe de recherche prévoit que Roman enrichira le catalogue d'étoiles de Hubble d'un ordre de grandeur.
« Ce relevé effectué par Hubble permettra de constituer un catalogue de 20 à 30 millions de sources ponctuelles », a déclaré Terry. « Mais, à la fin du relevé temporel du bulbe galactique, Roman pourrait en mesurer environ 200 à 300 millions, et il produira, en substance, certaines des images les plus profondes jamais prises d'une partie du ciel. »
Détails de la publication : Sean K. Terry et al., « Relevé à grand champ du bulbe galactique par le télescope spatial Hubble : aperçu, stratégie et premiers résultats », The Astrophysical Journal Letters (2026). DOI : 10.3847/2041-8213/ae53e8
Fourni par la NASA
