L’équipe du télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA étudie les moyens de soutenir les efforts de la communauté qui se prépareront au déluge de données que la mission renverra. Les équipes d’infrastructure récemment sélectionnées joueront un rôle essentiel dans les travaux préliminaires en créant des simulations, en explorant le ciel avec d’autres télescopes, en calibrant les composants de Roman et bien plus encore.
Leurs travaux viendront compléter les efforts supplémentaires déployés par d’autres équipes et individus du monde entier, qui uniront leurs forces pour maximiser le potentiel scientifique de Roman. L’objectif est de garantir que, lorsque la mission sera lancée d’ici mai 2027, les scientifiques disposeront déjà des outils dont ils ont besoin pour découvrir des milliards d’objets cosmiques et aider à démêler des mystères comme l’énergie noire.
« Nous mobilisons la communauté scientifique dans son ensemble pour jeter les bases, de sorte que lorsque nous arriverons au lancement, nous serons en mesure de réaliser des recherches scientifiques puissantes dès le départ », a déclaré Julie McEnery, scientifique principale du projet Roman au Goddard Space Flight de la NASA. Centre de Greenbelt, Maryland. « Il y a beaucoup de travail passionnant à accomplir et de nombreuses façons différentes pour les scientifiques de s’impliquer. »
Les simulations sont au cœur des efforts préparatoires. Ils permettent aux scientifiques de tester des algorithmes, d’estimer le rendement scientifique de Roman et d’affiner les stratégies d’observation afin que nous en apprenions le plus possible sur l’univers.
Les équipes pourront saupoudrer différents phénomènes cosmiques à travers un ensemble de données simulées, puis exécuter des algorithmes d’apprentissage automatique pour voir dans quelle mesure elles peuvent trouver automatiquement les phénomènes. Compte tenu de l’énorme taux de collecte de données de Roman, il sera essentiel de développer des moyens rapides et efficaces d’identifier les modèles sous-jacents. La mission devrait collecter 20 000 téraoctets (20 pétaoctets) d’observations contenant des milliards de mesures individuelles d’étoiles et de galaxies au cours de sa mission principale de cinq ans.
« Le travail préparatoire est complexe, en partie parce que tout ce que Roman fera est assez interconnecté », a déclaré McEnery. « Chaque observation va être utilisée par plusieurs équipes pour des cas scientifiques très différents, nous créons donc un environnement qui facilite au maximum la collaboration des scientifiques. »
Certains scientifiques effectueront des observations précurseurs à l’aide d’autres télescopes, notamment le télescope spatial Hubble de la NASA, l’observatoire Keck à Hawaï et le PRIME (Prime-focus Infrared Microlensing Experiment) du Japon situé dans l’observatoire astronomique sud-africain de Sutherland. Ces observations aideront les astronomes à optimiser le plan d’observation de Roman en identifiant les meilleures cibles individuelles et régions de l’espace pour Roman et à mieux comprendre les données que la mission devrait fournir.
Cette animation montre une simulation du type de science que les astronomes pourront réaliser avec les futures observations en champ profond du télescope spatial Nancy Grace Roman de la NASA. La gravité des amas de galaxies intermédiaires et de la matière noire peut détourner la lumière des objets plus éloignés, déformant leur apparence, comme le montre l’animation. En étudiant la lumière déformée, les astronomes peuvent étudier la matière noire insaisissable, qui ne peut être mesurée qu’indirectement grâce à ses effets gravitationnels sur la matière visible. En prime, ces lentilles permettent également de voir plus facilement les galaxies les plus lointaines dont elles grossissent la lumière. Des simulations comme celle-ci aident les astronomes à comprendre ce que les futures observations de Roman pourraient nous apprendre sur l’univers et fournissent des données utiles pour valider les techniques d’analyse des données. Crédit : Caltech-IPAC/R. Blesser
Certaines équipes exploreront la manière dont elles pourraient combiner les données de différents observatoires et utiliser plusieurs télescopes en tandem. Par exemple, utiliser PRIME et Roman ensemble aiderait les astronomes à en apprendre davantage sur les objets découverts via un espace-temps déformé. Et les scientifiques romains pourront s’appuyer sur les données archivées de Hubble pour remonter le temps et voir où se trouvaient les objets cosmiques et comment ils se comportaient, construisant ainsi une histoire plus complète des objets que les astronomes utiliseront Roman pour étudier.
Roman identifiera également des cibles intéressantes sur lesquelles des observatoires tels que le télescope spatial James Webb de la NASA pourront zoomer pour des études plus détaillées.
Il faudra de nombreuses équipes travaillant en parallèle pour planifier chaque cas scientifique romain. « Les scientifiques peuvent prendre quelque chose que Roman va explorer, comme des flux d’étoiles vaporeux qui s’étendent bien au-delà des limites apparentes de nombreuses galaxies, et considérer toutes les choses nécessaires pour les étudier vraiment bien », a déclaré Dominic Benford, scientifique du programme de Roman au siège de la NASA à Washington DC
« Cela pourrait inclure des algorithmes pour les objets sombres, développer des moyens de mesurer très précisément les positions des étoiles, comprendre comment les effets des détecteurs pourraient influencer les observations et savoir comment les corriger, proposer la stratégie la plus efficace pour imager les flux stellaires, et bien plus encore. »
Un groupe développe un logiciel de traitement et d’analyse pour l’instrument coronagraphe de Roman. Cet instrument démontrera plusieurs technologies de pointe qui pourraient aider les astronomes à imager directement les planètes situées au-delà de notre système solaire. Cette équipe simulera également différents objets et systèmes planétaires que le Coronagraph pourrait dévoiler, depuis les disques poussiéreux entourant les étoiles jusqu’aux mondes anciens et froids similaires à Jupiter.
Les centres scientifiques de la mission se préparent à gérer le pipeline et les archives de données de Roman et à établir des systèmes pour planifier et exécuter les observations. Dans le cadre d’un effort distinct à venir, ils convoqueront une équipe de définition d’enquête qui prendra en compte toutes les informations préparatoires que les scientifiques génèrent actuellement et tous les intérêts de la communauté astronomique au sens large pour déterminer en détail les plans d’observation optimaux de Roman.
« L’équipe est impatiente de coordonner et d’acheminer tous les travaux préliminaires », a déclaré McEnery. « C’est une opportunité stimulante mais aussi passionnante de préparer le terrain pour Roman et de garantir que chacune de ses futures observations contribuera à une richesse de découvertes scientifiques. »