Astronomie

L’enjeu des Etoiles

Comment l’Europe peut-elle conserver son rang d’excellence en astronomie? La question – tout comme celle des stratégies qui en découlent – est posée par le groupe de réflexion Astronet dans son récent rapport «A Science Vision for European Astronomy».

Les petits télescopes de l’Observatoire de l’ESO</strong>, à La  Silla (Chili),<strong> </strong>sous la Voie Lactée. © ESO Les petits télescopes de l’Observatoire de l’ESO, à La Silla (Chili), sous la Voie Lactée. © ESO

L’Europe est aujourd’hui l’une des têtes de pont de l’astronomie mondiale. Ce succès s’est construit sur la mise en commun des ressources dispersées de l’Union, entre autres par la création de l’Observatoire européen du Sud (ESO), pour l’astronomie au sol, et l’Agence spatiale européenne (ESA), pour l’astronomie spatiale. Soutenu par la Commission, le groupe Astronet vise à réunir l’ensemble des forces exploratrices européennes afin qu’elles travaillent de concert sur l’entièreté de la chaîne astronomique. Celle-ci va des cibles étudiées en astrophysique – du système solaire à l’Univers – jusqu’à l’ensemble des moyens d’observation «sol/espace» existants ou à mettre en œuvre, en choisissant aussi dans la gamme immense des observations possibles (de la lumière aux ondes gravitationnelles).

En raison des moyens techniques et économiques nécessaires, le souhait de repousser les limites des connaissances en astronomie ne peut plus être le fait d’équipes isolées. Il exige une mobilisation internationale de scientifiques, comme c’est d’ailleurs déjà le cas en physique des particules, à l’instar du CERN «Il est désormais admis que les futurs grands investissements en astronomie ne prendront place que dans le cadre de collaborations entre les pays de l’Union. La manière dont cette tendance évoluera dépendra des évènements politiques et économiques», souligne Johannes Andersen, président du conseil d’Astronet et directeur du Nordic Optical Telescope à l’île de La Palma aux Canaries (ES).

Les retombées de la science pure

Quand on lui suggère que l’astronomie peut paraître une science particulièrement coûteuse et peu «rentable», Johannes Andersen estime que cette vision des choses est trop simpliste. «Nos recherches ne sont pas tellement onéreuses, si on les compare à des sciences comme la physique des hautes énergies. L’astronomie a des retombées pratiques aussi – la possibilité de prédire des éruptions solaires, par exemple – et fait travailler des entreprises de très haute technologie pour ses équipements. Lorsqu’elle nous permet de réaliser que seul 5% du contenu de l’Univers est fait de matière ordinaire, ses travaux contribuent de façon essentielle à la physique fondamentale. En outre, c’est une des sciences qui fascine le plus, depuis son origine…»

Des questions à vingt ans

Astronet vient d’identifier «les questions astronomiques clés auxquelles des réponses peuvent être apportées au cours des vingt prochaines années en combinant observations, simulations, expérimentations, interprétations et théories». À commencer par l’Univers extrême et l’observation des trous noirs, ces monstres dont la gravité est si forte que même la lumière ne peut s’en échapper. Ou, à l’inverse, celle des sursauts gammas, les évènements les plus lumineux de l’Univers. Également au programme, la nature de l’énergie sombre ou de la matière noire. Ces deux entités constituent plus de 95 % du contenu de l’Univers sans que personne ne sache vraiment ce qu’elles sont…

Un autre enjeu à explorer est la formation et l’évolution des galaxies. Comment sont apparues les premières concentrations de matière ayant servi de «graines» aux galaxies?

Comment ces dernières ont-elles évolué pour aboutir, entre autres, à notre Voie Lactée? De même pour la formation des étoiles et des planètes. C’est au cœur des astres que se sont forgés et se forgent encore les éléments lourds (carbone, oxygène, fer, etc.) à la base de planètes comme la Terre. En une décennie, si 253 exoplanètes ont déjà été découvertes, rencontrer un système planétaire dont les conditions seraient favorables au développement de la vie semble toujours très hasardeux. Comprendre la formation de ces objets, c’est comprendre aussi le chemin qui mène au vivant.

Reste, enfin, à approfondir nos connaissances du système solaire. Banlieue de la Terre, son exploration est capitale pour comprendre sa formation et son évolution.

Le primat informatique

La mobilisation de l’astronomie européenne proposée aux décideurs – européens et nationaux – nécessite des moyens à la hauteur des enjeux. Le rapport d’Astronet souligne que «plusieurs besoins apparaissent communs à la plupart des thèmes […] et les investissements dans ces domaines sont donc prioritaires pour l’astronomie.»

Une des nécessités les plus importantes est celle d’une infrastructure informatique capable de répondre à de telles questions. Les théories développées par les astronomes sont de plus en plus complexes, prenant en compte un nombre croissant de phénomènes physiques et leurs interactions mutuelles. Pour tester ces théories et en tirer des prédictions, des simulations numériques extrêmement lourdes doivent être mises en œuvre. Réunissant des chercheurs espagnols, français, allemands, américains et israéliens, le projet de simulation de formation de galaxies Marenostrum est un bel exemple de ce type de recherche. Utilisant 800 processeurs simultanément, son temps de calcul dépasserait 126 ans sur un seul d’entre eux.

Ces simulations génèrent des quantités ahurissantes de données, atteignant des dizaines de terabytes (1012). Il faut alors les comparer aux observations. À nouveau, ceci nécessite une informatique puissante, car la multiplication des observations à toutes les longueurs d’onde du spectre électromagnétique se traduit par une seconde prolifération de données. On pourrait croire qu’il suffit de les stocker, mais que faire dans cette gigantesque bibliothèque sans aucun système de classement? Comment se retrouver dans ce labyrinthe? D’énormes capacités informatiques de stockage, d’analyse et de comparaison de données provenant de multiples sources et sous de nombreux formats sont donc nécessaires.

Une réinvention de la chimie

Un premier pas dans cette direction est accompli depuis la création de l’Observatoire virtuel européen. Sa mission est de permettre l’accès électronique (donc virtuel) à toutes les données observationnelles disponibles et de mettre à la disposition des scientifiques les meilleurs outils d’analyse possibles de celles-ci.

Enfin, Astronet met le doigt sur la nécessité d’une astrophysique de laboratoire performante. Avec l’augmentation de la sensibilité des instruments, de plus en plus d’espèces chimiques dans des phases solides ou gazeuses sont détectées, entre autres dans le milieu interstellaire. Synthétisées en laboratoire, leur étude détaillée prend alors toute son importance si l’on souhaite, par exemple, comprendre les mécanismes de formation de certains acides aminés, ces blocs constitutifs de la vie que l’on peut trouver dans l’espace.

Quelle sera la prochaine étape? «Nous allons décrire les outils nécessaires à la réalisation des projets du rapport Science Vision et voir comment ils peuvent être développés en un temps raisonnable», précise Johannes Andersen. «En coopération avec les agences de moyens afin de s’assurer que tout sera financièrement réaliste, la communauté scientifique projettera les aspects budgétaires et les ressources humaines nécessaires. Nous établissons aussi une revue d’ensemble des programmes et procédures d’attribution des fonds par les différents pays européens, avec l’idée de proposer une meilleure coordination et coopération entre leurs observatoires.»

Stéphane Fay


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