Fin de mission pour l'observatoire spatial Spitzer. Après 16 années d'observations et de découvertes, ce télescope de la Nasa, lancé en août 2003, sera mis hors service le 30 janvier. Il aura étudié l'Univers en lumière infrarougeinfrarouge avec, à la clé, de nombreuses découvertes et avancées scientifiques. Comme les satellites de l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne ISOISO (1995-1998) et Herschel (2009-2013) en leur temps, il n'est pas exagéré d'écrire que Spitzer a révolutionné notre vision de l'Univers.

Cet observatoire comprenait un télescope de 85 centimètres et trois instruments à refroidissement cryogénique : une caméra fonctionnant dans le proche et moyen infrarouge, un spectrographespectrographe permettant d'analyser l'ensemble des longueurs d'ondeslongueurs d'ondes de l'infrarouge et un photomètre pour la collecte d'informations sur la gamme d'infrarouge lointain. Spitzer fait partie du programme des grands observatoires de la Nasa qui regroupe 6 télescopes spatiaux : HubbleHubble (qui observe dans le visible et l'ultravioletultraviolet), Compton Gamma-Ray (rayonnement gamma et rayons Xrayons X durs mais désorbité en 2000), Chandra (rayons X mous) et les futurs observatoires spatiaux James Webb (mars 2021) et WFirst (2025) qui observeront tous les deux dans l'infrarouge.

Des étoiles jettent un coup d'œil sous leur couverture natale de poussière dans cette image dynamique du nuage sombre Rho Ophiuchi du télescope spatial Spitzer. Appelée « Rho Oph » par les astronomes, c'est l'une des régions de formation d'étoiles les plus proches de notre système solaire, à environ 407 années-lumière de la Terre. © Nasa, JPL-Caltech

Difficile de résumer son héritage

Six ans après son lancement, en mai 2009, la mission de Spitzer est arrivée à son terme avec l'évaporation des réserves d'héliumhélium liquideliquide, nécessaire au refroidissement de ses instruments à moins de cinq degrés au-dessus du zéro absoluzéro absolu (cinq kelvinskelvins), marquant ainsi la fin de sa mission dite « froide ».  S'est ensuivie la mission étendue Warm Spitzer, rendue possible par un réchauffement du télescope moins fort que prévu de sorte que, malgré une température de fonctionnement de 30 kelvins (- 244 °C tout de même), Spitzer avait la capacité d'observer dans deux longueurs d'onde infrarouges ! Cette phase dite « chaude » de sa mission s'est, certes, déroulée avec des capacités d'observation diminuées, mais toujours scientifiquement productives.

Comme pour chaque mission scientifique qui se termine, résumer l'héritage que laisse Spitzer à la communauté est très difficile tant son apport à l'astronomie infrarouge aura été immense. À la fois dans notre propre voisinage cosmique (astéroïdesastéroïdes, comètescomètes, anneaux de Saturneanneaux de Saturne..) et aussi loin que les galaxiesgalaxies les plus éloignées jamais observées, sans oublier les nébuleusesnébuleuses qui montrent ce à quoi ressemblera le Système solaireSystème solaire dans quelque 4 à 5 milliards d'années lorsque le SoleilSoleil ne sera plus l'étoileétoile qu'il est aujourd'hui.

Cette image du télescope spatial Spitzer montre des centaines de milliers d'étoiles entassées au cœur de la Voie lactée. © Nasa, JPL-Caltech

Un trop grand nombre de découvertes pour toutes les mentionner

Si les avancées sur les exoplanètes sont souvent citées en exemple pour illustrer l'étendue des avancées obtenues par Spitzer, il a été le premier télescope ayant observé la lumière d'une exoplanèteexoplanète et à en obtenir le spectrespectre, l'observation des premiers objets « visibles » de l'Univers est tout aussi notable.

Ces objets sont ceux qui se sont formés après les Âges sombres, une période de l'histoire de l'Univers qui débute après la diffusiondiffusion du rayonnement cosmique, lorsqu'il apparaissait chaud et opaque, et avant la formation des premières structures lumineuses constituées d'étoiles et de galaxies à partir de 200 millions d'années après le Big BangBig Bang.

Tout ce qui s'est passé avant cette période est masqué à jamais par ce  « murmur » complètement opaque, c'est-à-dire lorsque l'Univers était âgé de 0 à 380.000 ans, de l'Univers primordial à l'Univers structuré et hétérogène que l'on connaît aujourd'hui.

Spitzer, le télescope spatial infrarouge, accorde une interview !

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco publié le 07/05/2009

Tout comme Hubble, le satellite Spitzer observant dans l'infrarouge a révolutionné notre vision de l'Univers. Bientôt à court d'hélium, nécessaire au refroidissement de certains de ses instruments, il a accordé une interview à un journaliste de la Nasa. Nous vous en proposons une traduction. 

Un journaliste imaginaire, en orbiteorbite héliocentriquehéliocentrique, vient de rejoindre l'un des plus extraordinaires instruments jamais lancés dans l'espace. Il est venu interroger Spitzer, qui, depuis août 2003, observe l'Univers en infrarouge. La mission de cet instrument massif (près d'une tonne au décollage), avec son télescope de 85 centimètres, devait se terminer en 2008. Elle se poursuit encore et d'autres missions vont lui être confiées...

Bonjour Spitzer. Il fait froid ici...

Spitzer : Désolé. Même si ma température monte, j'ai encore besoin d'être suffisamment froid pour que deux de mes canaux d'observation en infrarouge continuent à travailler.

Pourquoi les télescopes à infrarouge doivent-ils être refroidis ?

Spitzer : Bonne question. La lumière infrarouge est produite par la chaleurchaleur. Ainsi, les ingénieurs doivent-ils limiter le plus possible ma propre chaleur pour être certain que je mesure bien uniquement la lumière infrarouge des objets que j'observe. C'est pour la même raison que je tourne autour du Soleil de manière à être toujours loin derrière la Terre, et c'est aussi pourquoi j'ai un grand bouclier thermique pour me protéger au maximum du Soleil.

Quelle est, pour vous, votre plus grande découverte ?

Spitzer : Il s'agit probablement de mon travail sur les exoplanètes, des planètes qui tournent autour d'autres étoiles que notre Soleil. Je déteste me vanter, mais j'ai été le premier télescope ayant observé la lumière d'une exoplanète. J'ai également été le premier à en obtenir le spectre. Oh, désolé, mais je vais devoir aborder des détails techniques, là. La lumière est composée de différentes longueurs d'onde, de la même manière que l'arc-en-ciel est composé de différentes couleurscouleurs. J'ai été capable de séparer et d'observer différentes longueurs d'onde infrarouge présentes dans la lumière d'une exoplanète. Cette information spectrale nous renseigne sur les atmosphèresatmosphères des exoplanètes.

Qu'avez-vous donc appris sur ces planètes ?

Spitzer : Tout d'abord, j'ai appris que les exoplanètes gazeuses géantes, appelées des jupiters chaudsjupiters chauds, ne sont pas toutes identiques. Certaines sont très inhospitalières, avec des températures chaudes comme le feu et d’autres presque aussi froides que la glace. J'ai également créé la première carte des températures d'une exoplanète, et j'ai vu une tempêtetempête aux proportions colossales agitant la face d'une exoplanète bizarre, avec une orbite très excentrique. Elle passe en effet très près de son étoile mais se retrouve à d'autres moments à des distances comparables à celle de la Terre par rapport au Soleil.

La galaxie du Triangle (alias M33), à 2,9 millions d'années-lumière (autant dire une voisine), observée par Spitzer en avril 2009. (Cliquer sur l'image pour en obtenir une version à haute résolution.) © Nasa

Vous semblez vraiment aimer les planètes...

Spitzer : Eh bien, vous savez, je n'étais en fait même pas conçu à l'origine pour observer des exoplanètes ! Cela a été une surprise pour moi que d'avoir cette étonnante capacité. Je peux vous dire que je m'occupe, et je le ferai toujours, des disques planétaires. Parce que mes yeuxyeux voient dans l'infrarouge, je perçois la lumière émise par la poussière des disques planétaires chauds et turbulents autour des étoiles jeunes. Je peux aussi voir les anciens disques, jonchés de débris de planètes. En fait, j'ai sans doute observé des milliers de disques à ce jour. Ce qui a été amusant, c'est de les trouver autour de toutes sortes d'étoiles excentriquesexcentriques, telles que des étoiles mortes, des binairesbinaires et même autour de planètes. Ce qu'il faut conclure de tout cela, c'est que la formation des planètes semble se produire assez facilement partout dans la Galaxie, et peut-être dans l'Univers.

Cela veut-il dire que des extraterrestres pourraient se trouver partout ?

Spitzer : Je ne peux pas vraiment vous donner une réponse satisfaisante mais les études des disques nous montrent que les planètes rocheusesplanètes rocheuses sont communes. Cependant, nous ne savons pas si ces planètes pourraient abriter des formes de vie. N'oubliez pas que, pour le moment, personne n'a encore détecté de planètes ressemblant vraiment beaucoup à la Terre. Elles devraient être des mondes rocheux orbitant autour d'une étoile similaire au Soleil et situées à une distance permettant l'existence de lacs et d'océans. La tâche de découvrir des exoterresexoterres est probablement dévolue à la mission Kepler de la Nasa, qui commencera bientôt sa chasse.

A part les disques planétaires et les planètes, avez-vous étudié d'autres objets ?

Spitzer : Oh oui, bien sûr. J'ai observé les comètes de notre système solaire, les galaxies les plus éloignées connues, et tout ce qui existait entre les deux. J'ai ainsi été très heureux de trouver des centaines de trous noirstrous noirs cachés à des milliards d'années-lumièreannées-lumière. Les astronomesastronomes savaient qu'ils étaient là, à cause de leurs émissionsémissions de rayons X qui peuvent être détectées comme une lueur diffuse. Mais ces objets eux-mêmes sont dissimulés par des nuagesnuages de poussière. Mes yeux infrarouges, contrairement aux vôtres, peuvent voir à travers la poussière, ce qui m'a permis de débusquer un grand nombre de ces trous noirs.

Nous parlerez-vous d'autres découvertes ?

Spitzer : Il y en a un trop grand nombre pour toutes les mentionner... Mais je suis particulièrement fier de l'immense mosaïque d'images de notre Voie lactéeVoie lactée que j'ai réalisée. C'est la meilleure vue de l'animation au centre de notre Galaxie, avec ses étoiles et la poussière. Ces observations ne sont pas seulement plaisantes, elles ont également contribué à redéfinir la structure de notre galaxie. La nouvelle carte montre deux bras spiraux d’étoiles au lieu des quatre précédemment estimés. Vous vous rendez compte ?

Qu’allez vous faire maintenant ?

Spitzer : Je me prépare pour la phase chaude de ma mission, celle avec seulement deux canaux infrarouges disponibles. Mes réserves d’hélium seront épuisées vers le 12 mai 2009 et je vais donc me réchauffer un peu. Au lieu d'être proche du zéro absolu, ma température va augmenter un peu pour atteindre 30 kelvins environ, ce qui est suffisant pour poursuivre certaines observations en infrarouge pendant encore un à deux ans. Je vais pouvoir me concentrer sur des portions de l'Univers plus vastes et pendant davantage de temps. Je devrais pouvoir aider les astronomes à répondre à certaines grandes questions pour lesquelles du temps d'observation n'était pas disponible auparavant.

Pouvez-vous dresser une liste de projets spécifiques sur lesquels vous allez travailler ?

Spitzer : Je prévois de continuer à étudier les exoplanètes, y compris les nouveaux jupiters chauds que Kepler devrait trouver. Je vais aussi affiner les estimations de la vitessevitesse d'expansion de notre univers local et je vais regarder l'univers profond, en essayant de voir quelques-uns des objets les plus éloignés. Oh, je vais également m'occuper de recenser les milliers d'astéroïdes dans le voisinage du Soleil afin d'estimer pour la première fois leur distribution en taille ainsi que la probabilité d'occurrence de géocroiseursgéocroiseurs, les astéroïdes potentiellement dangereux pour la Terre.

Cela pourrait devenir inquiétant...

Spitzer : Cette information nous aidera à nous préparer en cas de danger et la Nasa piste ce genre objets proches de la Terre avec diligence. Plus d'information ne peut qu'être bénéfique.

Allez-vous continuez à prendre de belles photos ?

Spitzer : Vous pensez que mes photos sont jolies ? Merci ! Oui, je vais encore prendre beaucoup d'images. Par exemple, je vais continuer à sonder les régions de formation d'étoiles dans notre galaxie, celles qui donnent souvent des photos spectaculaires.

Autre chose à  ajouter ?

Spitzer : Mes années dans le froid m'ont donné plus que ce que je pouvais en demander... Et ce n'est pas fini, d'autres aventures m'attendent. Je tiens également à remercier tous les scientifiques et les ingénieurs qui ont travaillé si dur pour faire de ma mission un succès. Et si l'un de mes fans veut en savoir plus, il peut toujours aller là.