Focaliser l'interférométrie spatiale sur l'infrarouge lointain
La région de l'infrarouge lointain (FIR) du spectre électromagnétique offre une fenêtre unique sur des processus astrophysiques qui sont obscurcis par la poussière cosmique à d'autres longueurs d'ondes. Avec nos lunettes FIR, nous pouvons observer le cœur de trous noirs massifs ou la naissance même des étoiles et de leurs systèmes planétaires associés. À ce jour, deux missions spatiales de l'Agence spatiale européenne (ESA) (Herschel et Planck) ont contribué de manière importante à nos connaissances sur cet univers invisible. Cependant, ces deux télescopes spatiaux présentent une résolution spatiale et spectrale limitée, ce qui signifie que les lunettes FIR actuelles donnent des images floues. Pour régler ce problème, le projet FISICA (Far infrared space interferometer critical assessment: Scientific definition and technology development for the next generation THz space interferometer), financé par l'UE, a réuni des experts en instruments FIR et des astronomes de pointe. Des ingénieurs et des chercheurs ont uni leurs efforts pour identifier des questions scientifiques encore non résolues pour lesquelles un interféromètre spatial FIR permettrait de trouver une réponse. En répondant au manque actuel de capacité d'observation dans l'infrarouge lointain et en complément des télescopes de Herschel et Planck, cela permettra d'améliorer notre compréhension de l'Univers. Un interféromètre spatial FIR peut révéler de nombreux secrets de l'Univers, grâce à des images plus précises et une couverture spectrale multi-bande. La puissance scientifique d'un tel observatoire serait énorme, mais des progrès technologiques essentiels sont nécessaires pour que cela devienne une proposition réaliste. Par exemple, comment stabiliser et positionner un télescope à miroirs multiples dans l'espace avec suffisamment de précision? L'utilisation de miroirs en polymères renforcés à la fibre de carbone peut-elle participer à une réduction de la masse à lancer réellement? Peut-on utiliser des Cubesats comme moyen rentable de valider un accéléromètre haute sensibilité et le concept d'hypertélescope dans l'espace? Les partenaires du projet FISICA ont étudié ces aspects et développé un banc d'essai prototype pour l'interférométrie FIR afin d'évaluer la maturité technologique de composants optiques clés. Par ailleurs, l'équipe du projet a créé un modèle informatique pour simuler les performances du système optique complet avec des paramètres d'entrée ajustables. En particulier, l'équipe du projet FISICA a opté pour la mise en œuvre d'un concept d'interféromètre FIR à double transformée de Fourier. Le démonstrateur innovant a été conçu pour résoudre la lumière d'une scène étendue, à la fois spectralement et spatialement. À l'aide de techniques de modélisation électromagnétiques, plusieurs problèmes liés à son fonctionnement à de grandes longueurs d'ondes, comme la propagation de faisceau et la visibilité des franges, ont été étudiés. Les résultats du projet FISICA devraient ouvrir la voie à une mission spatiale véritablement pionnière, capable de mettre en lumière des processus astrophysiques obscurcis par la poussière.
Mots‑clés
Infrarouge lointain, interféromètre, mission spatiale, astrophysique, FISICA