En bref
Le télescope Euclid a photographié une immense portion du ciel et recueilli des informations sur des centaines de millions de galaxies. Ces observations pourraient aider les scientifiques à comprendre comment l’Univers est organisé et comment il a évolué. Elles révèlent aussi des objets qui déforment la lumière d’astres très lointains. Ce n’est pas encore une carte achevée, mais une mine de données pour de futures découvertes.
Le télescope spatial européen Euclid vient de publier un vaste ensemble de données. Sa mission passe ainsi de l’observation de petites portions du ciel à un relevé de bien plus grande ampleur. L’intérêt de cette moisson ne tient pas seulement au nombre d’images : elle permet aux chercheurs de comparer une multitude de galaxies, d’étudier leurs regroupements et de repérer les effets de la gravité sur la lumière des objets lointains. Ces comparaisons pourraient offrir une image plus détaillée de la répartition de la matière dans l’Univers et de son histoire.
Un vaste relevé, bien plus qu’une collection de belles images
Euclid a été lancé en juillet 2023. À son bord, une caméra pour la lumière visible de quelque 600 mégapixels. Elle a permis au télescope de recenser près d’un milliard d’objets célestes, dont plus de 900 millions de galaxies et quelque 60 millions d’objets qui pourraient être des quasars. Ces derniers sont des noyaux de galaxies extrêmement lumineux. Leur éclat provient du gaz très chaud qui tombe vers un trou noir supermassif situé au centre de la galaxie.
Ces chiffres témoignent d’un relevé considérable, mais ne signifient pas que chaque objet a été étudié en détail ou que sa nature est déjà établie. Les objets qui pourraient être des quasars doivent encore être examinés et confirmés. De même, repérer une galaxie sur une image ne suffit pas à révéler son histoire ni sa position exacte dans la structure de l’Univers. C’est en analysant les mesures ensemble et en comparant les formes, la luminosité et la répartition des galaxies sur de très vastes zones que le relevé prend toute sa valeur scientifique.
Le volume des données recueillies dépasse 1,7 million de gigaoctets. Carol Mundell, directrice scientifique de l’Agence spatiale européenne, a décrit cette publication comme un vaste relevé du ciel qui ouvre de nouvelles possibilités d’exploration astronomique. En pratique, cela signifie que les scientifiques disposent d’une matière abondante à analyser, et pas seulement d’une sélection d’images spectaculaires. Plus le relevé couvre de terrain, plus il devient possible d’étudier de grands échantillons d’objets et de comparer différentes régions du ciel dans un même cadre.
Quand la gravité devient une loupe cosmique
Parmi les phénomènes qui rendent les données d’Euclid particulièrement précieuses figure la lentille gravitationnelle. Lorsqu’une galaxie lointaine envoie sa lumière vers nous, celle-ci peut passer à proximité d’un objet massif. La gravité de cet objet dévie alors le trajet des rayons lumineux. Si l’objet proche, la galaxie située en arrière-plan et l’observateur sont suffisamment bien alignés, la lumière peut paraître plus brillante, et l’image de la galaxie peut être déformée ou étirée. Cette lentille naturelle peut ainsi rendre visible un astre qui serait autrement trop faible ou difficile à observer.
Un alignement favorable ne se produit pas partout : les lentilles gravitationnelles fortes restent donc rares, même dans un relevé de grande ampleur. Euclid a pourtant repéré environ 15 000 cas susceptibles d’en être. Le mot « susceptibles » est important : il s’agit de cas à examiner, et non d’une confirmation définitive pour chacun d’eux. Ce vaste ensemble offre aux astronomes un point de départ pour sélectionner les exemples les plus prometteurs et les étudier de près.
Les lentilles ne servent pas uniquement à mieux voir des objets lointains. La déformation de la lumière d’une galaxie située en arrière-plan renseigne sur la gravité qu’elle a traversée, et donc sur la répartition de la masse dans les structures entre cette galaxie et nous. Ces effets peuvent être utilisés pour étudier la matière noire : elle n’est pas visible directement de la manière habituelle, mais sa présence se déduit de son influence gravitationnelle. Les images de lentilles permettent ainsi de sonder ce qui n’apparaît pas dans la lumière elle-même.
Scott Gaudi, astronome à l’université d’État de l’Ohio, juge étonnante l’abondance des objets candidats révélés par Euclid. Il ne participe pas au programme du télescope, mais souligne que l’étude des déformations dues aux lentilles permet d’estimer la masse des structures situées au premier plan, y compris celle de la matière noire. Une observation de grande précision est également indispensable pour distinguer clairement ces déformations : les détails de l’image de la galaxie d’arrière-plan aident à séparer l’effet de la gravité de sa forme d’origine.
Euclid et Roman : deux approches complémentaires
Euclid ne sera pas le seul télescope à exploiter les lentilles gravitationnelles. Le télescope spatial Nancy Grace Roman, qui observe dans l’infrarouge, recherchera lui aussi des objets cosmiques lointains en tirant parti de ce phénomène. Euclid, de son côté, se concentre sur la lumière visible et couvre une vaste portion du ciel. Leurs domaines de lumière et leurs méthodes d’observation diffèrent : les deux missions se complètent au lieu de simplement répéter les mêmes observations.
Selon Scott Gaudi, Euclid privilégie l’extension de la zone observée, tandis que Roman photographiera plusieurs fois les mêmes régions, avec différentes orientations et différents filtres. Cette différence permet d’associer le vaste échantillon fourni par Euclid à l’étude plus détaillée de certaines zones par Roman. En confrontant les résultats d’un relevé à grande échelle aux données précises d’une autre mission, les astronomes pourront vérifier la solidité de leurs conclusions plutôt que de s’appuyer sur une seule méthode d’observation.
Ces comparaisons sont particulièrement utiles pour étudier la matière noire et l’énergie noire, deux sujets essentiels à la compréhension de l’Univers. Les données présentées ne permettent toutefois pas encore d’y répondre définitivement : elles fournissent des outils et des échantillons qui pourront servir à tester les hypothèses. L’étude de la lumière déviée, de la répartition des galaxies et des différences entre les observations en lumière visible et en infrarouge pourrait apporter de nouveaux indices et mieux encadrer les travaux des chercheurs.
Des amas de galaxies à une carte en trois dimensions
Cette nouvelle livraison comprend également de nombreuses informations sur les amas de galaxies, des groupes de galaxies rassemblées au sein de vastes structures cosmiques. Comparer leur position et la façon dont elles se concentrent aide les scientifiques à retracer l’organisation de la matière dans l’Univers. L’étude de ces amas permet de mettre à l’épreuve les idées sur la formation des premières structures et leur croissance après le Big Bang. Il ne s’agit donc pas seulement d’observer une galaxie isolée, mais aussi les relations entre un grand nombre de galaxies.
Euclid doit aider les astronomes à déterminer où se situent les galaxies les unes par rapport aux autres. À grande échelle, ce travail pourrait aboutir à une carte de l’Univers en trois dimensions, d’une ampleur sans précédent. Il ne s’agira pas d’un simple dessin du ciel : prendre en compte les distances et les positions relatives permettra aussi de représenter la répartition des galaxies en profondeur. Les données pourront ainsi relier le ciel tel que nous le voyons à l’organisation des objets dans l’espace.
L’étendue du relevé compte aussi parce que les amas anciens et rares ne se trouvent pas nécessairement dans une petite portion du ciel. Barbara Sartoris, astrophysicienne au Laboratoire Joseph-Louis-Lagrange, en France, souligne que l’observation de régions étendues tout en remontant loin dans le temps fournit des échantillons d’anciens amas de galaxies qui n’étaient pas accessibles auparavant à une telle échelle. Leur étude, au cours des prochains mois, aidera à examiner comment ces regroupements se sont développés et ce qu’ils peuvent nous apprendre sur les composantes invisibles de l’Univers.
Si l’on dit que ces amas sont anciens, c’est parce que la lumière met du temps à parcourir les distances cosmiques : celle des objets lointains nous parvient donc en montrant une étape antérieure de leur histoire. En observant à la fois de vastes régions et des objets très éloignés, Euclid permettra aux chercheurs de réunir de nombreux exemples de ces scènes anciennes et de les comparer. La mission associe ainsi deux dimensions importantes : observer des époques reculées de l’Univers et étudier de grandes régions plutôt que de se limiter à quelques cibles.
Pourquoi cette publication de données marque-t-elle une étape importante ?
L’essentiel n’est pas qu’Euclid ait, à lui seul, percé tous les mystères de l’Univers. Le télescope a plutôt fourni une vaste base d’observations qui pourra nourrir de nombreux travaux. Les galaxies permettront d’étudier les formes et les regroupements ; parmi les lentilles possibles, les chercheurs pourront retenir les cas les plus nets ; les amas aideront à suivre la croissance des structures. Chacune de ces pistes demande une analyse spécifique, mais leur présence dans un même relevé permet de replacer des phénomènes différents dans un tableau plus large.
L’abondance des mesures représente aussi un défi méthodologique : il faut trier les cas possibles, évaluer la qualité des images et vérifier les interprétations avant de considérer les résultats comme établis. Le nombre d’environ 15 000 lentilles candidates en est un exemple, tout comme celui des quelque 60 millions de quasars possibles. Ces chiffres ouvrent de nombreuses perspectives de recherche, mais ne remplacent pas le travail scientifique : classer les objets, analyser les données et comparer les résultats sont des étapes indispensables pour transformer les observations en connaissances.
La publication des données marque donc le début d’une nouvelle série de questions, et non la fin d’une découverte déjà achevée. Dans les mois et les années à venir, les informations sur les galaxies, les amas et les lentilles gravitationnelles feront l’objet d’études approfondies. Elles pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre la répartition de la matière et l’évolution des regroupements cosmiques. La collaboration entre Euclid et Roman offrira deux manières différentes d’aborder des sujets liés entre eux, sans effacer les objectifs et les méthodes propres à chaque mission.
Conclusion
Depuis son lancement en juillet 2023, Euclid a produit une immense moisson d’observations grâce à une caméra pour la lumière visible d’environ 600 mégapixels. Son relevé comprend près d’un milliard d’objets, parmi lesquels plus de 900 millions de galaxies et quelque 60 millions de quasars possibles. Le volume des données dépasse 1,7 million de gigaoctets. Le télescope a notamment repéré environ 15 000 lentilles gravitationnelles fortes candidates et recueilli une abondante matière pour étudier les amas de galaxies.
Cette moisson pourrait révéler comment les galaxies se regroupent, comment les amas grandissent et ce que la lumière déformée nous apprend sur la masse invisible. Euclid observe la lumière visible sur une vaste zone, tandis que Roman se concentre sur l’infrarouge et reprendra des images de certaines régions : leurs approches donneront aux astronomes des moyens complémentaires d’étudier les mêmes grandes questions. C’est une avancée majeure vers une carte de l’Univers en trois dimensions, mais aussi le début d’un long travail pour transformer ces observations innombrables en une compréhension plus précise du cosmos.