Utiliser des robots pour observer l’énergie sombre

Le département américain de l’énergie vient d’approuver un investissement de 56 millions de dollars (50 millions d’euros) qui sera consacré à améliorer le télescope Mayall, vieux de 40 ans, dans l’observatoire national de Kitt Peak en Arizona. Le projet consiste à mettre 5 000 robots en place qui fonctionneront au sein de l’Instrument de Spectrométrie pour l’Energie Noire (DESI), un appareil de quelques 900 kilos qui remplacera les capteurs actuels du télescope, afin d’étudier de plus près l’énergie noire.

Selon Michael Levy, le directeur du programme, « tout ce que nous savons de l’énergie noire c’est qu’elle est là est qu’elle souffle tout sur son passage à un rythme qui va en accélérant. » Selon lui, ces améliorations permettront de nous fournir des informations essentielles sur l’énergie noire, comme savoir si elle est similaire partout ou bien si elle évolue avec le temps. D’après le chercheur, originaire du Laboratoire National Lawrence Berkeley, « l’appareil est assez sensible pour que nous puissions mesurer le [taux] d’expansion de l’univers jusqu’à il y a 12 milliards d’années. Nous pouvons utiliser [ces informations] pour prédire le destin de l’univers. »

Le DESI va analyser près de 30 millions de galaxies afin de déterminer l’influence que l’énergie noire a sur elles, et comment elle les écarte. Pour cela, l’appareil va mesurer le spectre lumineux de chaque galaxie, puisque plus une galaxie est éloignée, plus la lumière est rouge et ancienne. En utilisant les oscillations acoustiques des baryons, c’est-à-dire en analysant les ondes qui se répandent à travers l’espace, les astrophysiciens sont capables de définir quand et où une galaxie a émis sa lumière. En réunissant ces informations, il devient possible de créer une carte qui remonte dans le temps afin de savoir comment l’énergie noire a influencé les galaxies à travers l’histoire.

Selon Michael Levy, « la lumière [de ces anciennes galaxies] est réfléchie par le miroir réflectif de 4 mètres, traverse 6 lentilles correctrices et se pose, parfaitement mise au point, sur la surface de ces robots. » Les robots, de la taille d’un petit pois, sont positionnés sur une grille de 80 centimètres de largeur. Chacun possède une épaule et un coude leur permettant de se positionner, au micron près, à l’extrémité du câble en fibre optique. « Ils pivotent sur eux-mêmes en utilisant les mêmes moteurs que ceux qu’un téléphone utilise pour vibrer. »

A l’autre extrémité du câble se trouve un spectromètre qui définit le « où » et « quand » de chaque galaxie. Selon Michael Levy, les chercheurs réalisent « un cliché toutes les 15 minutes, puis les robots ont besoin de quelques secondes pour repositionner les câbles, et, de temps à autres, nous prenons trente secondes pour repositionner le télescope. » Selon lui, « 10 000 clichés avec 5 000 mesures par cliché nous fait arriver à 50 millions de tentatives de lecture. » Les chercheurs « pensent qu’une part significative de ces spectres seront utilisables. »

Selon Michael Levy toujours, « le projet avait été originellement proposé en 2009 au gouvernement. » Toutefois, un projet scientifique de cette envergure requiert du temps pour être explicité et pour qu’un budget conséquent soit calculé. Les lentilles correctrices seront fabriquées l’année prochaine et installées en 2017. Il faudra encore un an pour assembler le DESI et les chercheurs pourront commencer leurs analyses en 2019.

Les résultats de cette expérience seront ensuite entrés dans des supercalculateurs qui pourront simuler la façon dont « l’univers s’est créé lui-même pour ressembler à ce qu’il est aujourd’hui ». Selon Michael Levy, « s’il y a des gradations [dans les champs de l’énergie sombre], [les chercheurs] pourront réaliser une carte 3D. S’il n’y a pas de variations, la carte sera un peu ennuyeuse, mais le résultat n’en restera pas moins extraordinaire. »


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