Cinq mille «yeux» vont scruter l'expansion de l'Univers

La plaque focale de DESI et ses 5000 «yeux» robotiques (crédit: National Optical Astronomy Observatory)

La plaque focale de DESI et ses 5000 «yeux» robotiques (crédit: National Optical Astronomy Observatory)

Le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) est un projet mené par les Etats-Unis visant à mesurer l’expansion accélérée de l’Univers pour découvrir la nature de l’énergie noire. Ce projet, auquel des astrophysiciens de l’EPFL ont considérablement contribué, entre dans sa dernière phase de test en vue de cartographier le ciel.

Le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) a été mis au point pour examiner la nature de l’énergie noire en mesurant en détail l’expansion accélérée de l’Univers. L’énergie noire est un élément mystérieux qui constitue environ 68% de la masse-énergie de l’Univers actuel. DESI a annoncé sa «première lumière» (First Light), entrant dans sa phase finale de test et de mise en service sur le télescope. Cela signifie que l’instrument sera prêt à commencer ses observations scientifiques début 2020. La première publication importante de données est attendue pour 2021.

Installé sur le télescope Mayall à l’Observatoire de Kitt Peak, DESI passera les quatre prochaines années à recueillir des spectres optiques de dizaines de millions de galaxies et de quasars pour créer une carte 3D couvrant l’Univers proche jusqu’à 11 milliards d’années-lumière.

Pour ce faire, DESI utilisera 5000 «yeux» de fibre optique pour capturer la lumière de 5000 objets différents, principalement des galaxies, mais aussi des quasars et quelques étoiles (même si ces dernières serviront surtout à l’étalonnage de l’instrument). DESI est conçu pour pointer automatiquement une série prédéterminée de galaxies, recueillir leur lumière, puis, grâce à dix spectrographes, séparer cette lumière en bandes de couleur étroites afin de représenter sur une carte leur distance par rapport à la Terre.

En analysant en détail la distribution 3D des galaxies et quasars, les scientifiques pourront calculer l’expansion de l’Univers en fonction de la lumière des galaxies qui a atteint la Terre. Idéalement, DESI peut parcourir environ 5000 galaxies toutes les vingt minutes. Ainsi, il peut mesurer la distance de près d’un million de galaxies toutes les trente nuits d’observation.

Des scientifiques de l’EPFL ont contribué à mettre au point la stratégie de ciblage du projet (c’est-à-dire à décider quelles galaxies allaient être observées) ainsi qu’à créer le système robotique de positionnement des fibres. Ce dernier a été réalisé dans le cadre du groupe interdisciplinaire Astrobots, qui comprend le laboratoire d’astrophysique (LASTRO) de l’EPFL ainsi que les équipes de Mohamed Bouri et de Denis Gillett de la faculté Sciences et Techniques de l’Ingénieur. Tous participeront au traitement de l’énorme quantité de données que fournira DESI.

Le groupe Astrobots a également fourni la plupart des éléments utilisés pour la construction des robots positionneurs de fibres, qui ont été fabriqués par les entreprises Maxon Motor en Suisse et Namiki au Japon. En outre, le groupe a contribué au développement du firmware du positionneur de DESI, et il a aussi effectué certains tests de vérification de l’inclinaison sur quelques positionneurs de DESI pour valider leurs résultats. Un ingénieur de l’EPFL a également passé plusieurs mois aux Etats-Unis pour aider à la fabrication des positionneurs.

L’EPFL et le Fonds national suisse de la recherche scientifique ont apporté une contribution de presque 1 million de francs au projet DESI.