Le prochain télescope spatial de la NASA pourrait révolutionner la recherche cosmique sur les étoiles à neutrons

Les étoiles à neutrons existent dans certaines des conditions les plus extrêmes de l’univers. L’instrumentation à bord du télescope spatial Nancy Grace Roman Space Telescope, qui n’a pas encore été déployé, ouvre la voie à une technique clé pour la détection des étoiles à neutrons.

Initialement prévu pour être déployé en 2027, le télescope spatial Nancy Grace Roman Space Telescope devrait désormais être lancé en 2026. Il embarque l’instrument à grand champ ainsi que la démonstration technologique de l’instrument coronographe. Source : NASA
Initialement prévu pour être déployé en 2027, le télescope spatial Nancy Grace Roman Space Telescope devrait désormais être lancé en 2026. Il embarque l’instrument à grand champ ainsi que la démonstration technologique de l’instrument coronographe. Source : NASA

Le James Webb Space Telescope a déjà transformé notre compréhension de l’espace-temps grâce à son ensemble d’instruments de détection infrarouge. La NIRCam, la NIRSpec, la MIRI et la NIRISS ont permis d’obtenir des images spectaculaires, d’identifier des galaxies parmi les plus anciennes de l’univers et de détecter des atmosphères d’exoplanètes.

Le coronographe du télescope Roman est essentiel

Le prochain télescope qui promet d’être révolutionnaire est le Nancy Grace Roman Space Telescope, dont le lancement est prévu pour la fin de l’année 2026. Baptisé en hommage à Nancy Grace Roman, première astronome en chef de la NASA et considérée comme la « mère du télescope spatial Hubble », Roman combine la vision profonde et pénétrante du James Webb Space Telescope avec le large champ de vision du Hubble Space Telescope. En effet, comme le souligne la NASA, son champ de vision sera au moins 100 fois plus vaste que celui de Hubble.

Roman est conçu pour l’observation des exoplanètes et des disques de formation planétaire. Les astronomes espèrent également qu’il apportera davantage de réponses sur l’un des plus grands mystères cosmiques : l’énergie noire. Le coronographe joue un rôle clé dans l’exploitation de ces observations.

Ce système embarqué, composé de masques, de prismes et de miroirs, est conçu pour atténuer le problème de l’éblouissement provoqué par la lumière des étoiles et sa tendance à masquer l’observation de corps astronomiques proches beaucoup plus faibles. Une nouvelle étude suggère que les étoiles à neutrons pourraient faire partie de ces objets.

Microlentille gravitationnelle et détection des étoiles à neutrons

Les étoiles à neutrons sont les noyaux résiduels d’étoiles massives après une supernova. Les pressions extrêmes ont donné naissance à un environnement ultra-dense composé presque entièrement de neutrons. Une étoile à neutrons peut concentrer une masse équivalente à celle du Soleil dans un volume comparable à celui de l’île de Manhattan.

Ces structures en rotation rapide sont généralement assez faibles et difficiles à détecter. Une étude récente publiée dans Astronomy & Astrophysics suggère que les capacités de détection seront bien plus performantes grâce à l’ensemble des instruments du Nancy Grace Roman Space Telescope.

Le champ gravitationnel extrême qui entoure une étoile à neutrons ultra-dense déforme l’espace-temps au point de courber la lumière émise par les étoiles situées en arrière-plan. Source : NASA
Le champ gravitationnel extrême qui entoure une étoile à neutrons ultra-dense déforme l’espace-temps au point de courber la lumière émise par les étoiles situées en arrière-plan. Source : NASA

La détection d’objets astronomiques lointains est possible grâce à l’effet de microlentille gravitationnelle. Lorsqu’un objet passe devant une source lumineuse distante — une étoile — les effets de la gravité sur l’espace-temps amplifient temporairement la luminosité de l’étoile située en arrière-plan. C’est là que l’instrumentation du Nancy Grace Roman Space Telescope pourrait changer la donne : elle peut mesurer non seulement l’augmentation de la luminosité de l’étoile d’arrière-plan, mais aussi son déplacement apparent.

Paul McGill, du Lawrence Livermore National Laboratory et coauteur de l’article, souligne que cette puissante combinaison de photométrie et d’astrométrie pourrait permettre des mesures directes de la masse de corps astronomiques.

« La photométrie nous indique que quelque chose est passé devant l’étoile, mais c’est l’ampleur du changement de position de l’étoile qui nous révèle la masse de l’objet. En mesurant cette légère déviation dans le ciel, nous pouvons déterminer directement le poids de quelque chose qui serait autrement invisible », explique Paul McGill.

Paul McGill souligne que cela ne faisait pas partie de l’objectif initial du Nancy Grace Roman Space Telescope et que cette découverte apporte une nouvelle capacité particulièrement intéressante à ce télescope spatial de nouvelle génération.