Il faut des outils coûteux pour en savoir plus sur l’univers, mais des projets comme le Very Large Array pour la radioastronomie au Nouveau-Mexique et au Observatoire de rayons X Chandra, qui orbite autour de la Terre, ont fait progresser les connaissances scientifiques d’une manière qui n’aurait pas été possible sans ces instruments. Tous les 10 ans, astronomes et astrophysiciens définissent les priorités pour le matériel dont ils ont besoin dans l’enquête décennale sur l’astronomie et l’astrophysique. La dernière version de l’enquête a été publiée par les Académies nationales des sciences, de l’ingénierie et de la médecine fin 2021, et les débats sur le financement battent leur plein pour le prochain exercice.
Je suis un professeur d’astronomie dont recherche a dépendu d’installations et d’équipements construits après une recommandation dans l’une de ces enquêtes décennales, et j’ai participé à l’enquête précédentepublié en 2010.
le liste de souhaits la plus récente regorge de projets fascinants, et il sera passionnant de voir lesquels seront financés et quelles recherches en découleront.
Une rencontre des esprits
Tous les 10 ans depuis les années 1960, des astronomes et astrophysiciens américains se sont réunis pour créer une liste prioritaire de nouvelles installations et instruments.
L’enquête décennale des astronomes est influente car elle oblige tout le monde à être sur la même longueur d’onde et à faire des choix difficiles. Il faut tempérer l’ambition avec réalismemais lorsque les astronomes et les astrophysiciens des nombreux sous-domaines travaillent tous ensemble, ils proposent des idées qui font progresser l’ensemble du domaine.
Le plus rapport récent est intitulé « Pathways to Discovery in Astronomy and Astrophysics for the 2020s ». Il s’adresse au Congrès et aux trois agences fédérales qui financent la plupart des recherches astronomiques : la NASA, la National Science Foundation et le Department of Energy. Des milliards de dollars sont en jeu.
La production des rapports est une entreprise colossale, impliquant 20 personnes au sein du comité principal et plus de 1 000 contribuant au rapport final. Le comité a examiné 573 livres blancs tous plaidant pour des projets spécifiques et des capacités astronomiques. Le rapport fini compte 615 pages, et ce n’est pas une lecture facile.
Cette approche fonctionne. Certaines des missions scientifiques les plus ambitieuses et les plus fructueuses de la NASA, comme les télescopes spatiaux Hubble et James Webb, ont été proposées et financées par des enquêtes décennales.
Grande science
Le comité a identifié 24 questions scientifiques clés pour la prochaine génération d’astronomie. Ceux-ci relèvent de trois grands thèmes qui sont la science à grande échelle, et les installations sur la liste de souhaits sont conçues pour aborder ces thèmes.
Le premier est l’étude des mondes semblables à la Terre. Grâce à la croissance explosive du découverte d’exoplanètesle nombre de planètes connues en dehors du système solaire a été doubler environ tous les deux ans. Parmi les plus de 5 000 les exoplanètes connues sont plusieurs centaines qui sont semblable à la Terre et pourrait potentiellement soutenir la vie. Un objectif majeur pour la prochaine décennie est de construire de nouveaux grands télescopes au sol et dans l’espace avec des instruments capables de « sniffer » les ambiances de planètes semblables à la Terre pour essayer de détecter des gaz comme l’oxygène qui sont créés par des microbes.
La deuxième est d’avancer astronomie multimessager– un domaine relativement nouveau de l’astrophysique qui prend des informations sur les ondes gravitationnelles, les particules élémentaires et le rayonnement électromagnétique et les combine pour obtenir des informations plus approfondies sur l’astrophysique sous-jacente de l’univers. Dans ce cas, le besoin n’est pas tant de nouveaux outils scientifiques que de davantage de subventions pour permettre aux chercheurs de collaborer et de partager des données. L’objectif scientifique est d’en savoir plus sur les explosions cosmiques et les fusions d’objets compacts comme les étoiles à neutrons et les trous noirs.
Le thème final est l’étude de écosystèmes cosmiques, en particulier l’origine et l’évolution des galaxies et des trous noirs massifs en leur centre. En observant des galaxies extrêmement lointaines, les astronomes peuvent plonger dans le passé, car la lumière met du temps à atteindre la Terre. Donc, pour comprendre ces systèmes massifs et compliqués, les scientifiques auront besoin de télescopes optiques géants pour trouver des galaxies lointaines dans le jeune univers, ainsi que de radiotélescopes pour scruter leurs cœurs poussiéreux et révéler les trous noirs.
Liste de souhaits de l’astronomie
Voici quelques faits saillants particulièrement excitants parmi les centaines d’articles de la liste de souhaits.
Premièrement, le rapport recommande de dépenser 1 milliard de dollars américains pour développer une technologie avec laquelle construire la prochaine génération de « grands observatoires » dans l’espace. Le vaisseau amiral de ces missions – qui sera lancé dans les années 2040 avec un prix exorbitant de 11 milliards de dollars – serait un télescope optique avec un miroir massif de 20 pieds (6 mètres). Ce miroir serait huit fois plus grand que celui de Hubble et serait conçu pour étudier des planètes semblables à la Terre dans d’autres systèmes solaires et potentiellement détecter la vie. Le rapport recommande également de construire deux petits télescopes spatiaux pour travailler dans l’infrarouge et les rayons X, chacun coûtant entre 3 et 5 milliards de dollars.
Mais les efforts orbitaux ne sont pas les seuls objectifs du rapport. Le rapport demande également des fonds pour construire un télescope optique géant sur Terre d’un diamètre de 80 à 100 pieds (25 à 30 mètres). C’est cinq à sept fois la zone de collecte de lumière du plus grand télescope d’aujourd’hui. Deux propositions sont en concurrence pour construire ce télescope, qui coûterait près de 2 milliards de dollars.
Le rapport demande également à la National Science Foundation de dépenser 3 milliards de dollars pour une nouvelle gamme de 263 radiotélescopes qui couvrirait l’ensemble des États-Unis. Ce réseau de télescopes pourrait produire des images radio avec 10 fois la sensibilité et 20 fois la netteté de toute installation précédente, permettant aux scientifiques de voir plus profondément dans l’univers et de découvrir des objets auparavant indétectables. Un autre élément sur la liste de souhaits est une paire de 650 millions de dollars télescopes à micro-ondes au Chili et en Antarctique qui cartographierait la rémanence du Big Bang.
Ce type d’argent est nécessaire pour atteindre des objectifs scientifiques de cette envergure.
Etat du métier
La science est plus que la poursuite de la connaissance. Dans le cadre des récentes enquêtes décennales, les astronomes et les astrophysiciens ont profité de l’occasion pour regarder à l’intérieur et juger de l’état de la profession. Cela comprend l’examen de la diversité et de l’inclusion, les climats de travail et les contributions des astronomes à l’éducation et à la sensibilisation.
Ces champs sont majoritairement blancs, avec des personnes issues de minorités seulement 4% des professeurs et des étudiants. Dans une annexe au rapport, les équipes proposé un certain nombre de remèdes pour le manque de diversité et d’équité. Celles-ci idées incluses comme un meilleur mentorat pour réduire le taux d’attrition élevé des étudiants issus de minorités, ainsi que le financement de programmes relais pour aider les minorités à s’établir tôt dans leur carrière et à traiter le harcèlement et la discrimination comme des formes de inconduite scientifique.
Si même une petite partie de la liste de souhaits devient réalité, cela augmentera non seulement notre compréhension de l’univers, mais aussi, ce qui est tout aussi important, conduira à une communauté d’astronomie et d’astrophysique plus diversifiée et plus compatissante.
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.