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Le premier… Google Maps de notre galaxie prévoit de créer une équipe de recherche, à laquelle participe l’Institut d’Astrophysique de la Fondation de Technologie et de Recherche (ITE). Pour ce projet ambitieux, l’équipe recevra une subvention Synergy Grant du Conseil Européen de la Recherche (ERC).
Le projet, intitulé « mw-atlas » et ayant un budget total de dix millions d’euros, vise à créer le premier atlas tridimensionnel complet de notre galaxie, qui devrait modifier radicalement notre façon d’observer et de comprendre l’Univers.
Les codirecteurs de l’équipe sont Vasiliki Pavlidou, membre collaborateur du corps professoral à l’ITE et professeur au Département de Physique de l’Université de Crète, le Dr Thorsten Enßlin de l’Institut d’Astrophysique Max Planck en Allemagne, et le Professeur Philipp Mertsch de l’Université RWTH d’Aix-la-Chapelle en Allemagne.
« La différence que Google Maps a faite dans notre vie est qu’il ne nous dit pas seulement où sont les routes, mais aussi où sont les hôtels, les restaurants, le métro, l’arrêt de bus. Ainsi, quelle que soit la ville étrangère dans laquelle vous vous trouvez, vous pourrez connaître les emplacements des éléments, mais aussi les connexions fonctionnelles dynamiques entre différents points. Nous essayons de créer cela avec la carte tridimensionnelle de notre galaxie : non seulement nous indiquer où se trouve chaque chose, où sont les étoiles dans l’espace tridimensionnel, la poussière, le gaz, la matière noire, mais aussi comment elles interagissent entre elles. Cela nous indiquera en quelque sorte le métabolisme de la galaxie : comment les étoiles et les planètes se forment, où la vie peut se créer, quelle pourrait être la nature de la matière noire », explique Mme Pavlidou à l’APE-MPE.
Une grande innovation de l’atlas sera sa physionomie tridimensionnelle. Comme le souligne significativement Philipp Mertsch, professeur à l’Institut de Physique des Particules et de Cosmologie Théorique de la RWTH, « notre galaxie est extrêmement complexe. Elle contient de la matière noire, des étoiles, des gaz, de la poussière, des rayons cosmiques, des champs magnétiques, des vitesses turbulentes, qui interagissent à travers un réseau de processus physiques. Bien que les interactions physiques entre les composants compliquent la reconstruction, elles sont la clé pour débloquer la troisième dimension de l’atlas ».
Mme Pavlidou souligne à l’APE-MPE : « En astronomie, toutes nos observations sont des projections bidimensionnelles. Nous n’avons aucune sensation de profondeur. Ce n’est que la dernière décennie que cela a vraiment commencé à changer avec la mesure par la mission européenne GAIA des distances d’un milliard d’étoiles. Donc, les étoiles sont cet élément dans la galaxie avec lequel nous pouvons mesurer la profondeur, les distances. Toutes nos autres observations sont en deux dimensions, c’est-à-dire des projections sur un écran sans profondeur ».
« Avec l’ouverture de la profondeur pour les étoiles », continue-t-elle, « ce que nous pouvons faire, c’est utiliser les processus physiques pour transférer l’information de profondeur des étoiles, où nous la mesurons directement, aux autres éléments de la galaxie. C’est un pas tellement incroyablement grand en avant que pour un tas de problèmes auxquels nous étions confrontés au sommet de la recherche en astrophysique uniquement indirectement, nous pouvons maintenant, si nous avons une carte tridimensionnelle, lire la solution directement ».
Il y a de nombreuses questions ouvertes auxquelles les chercheurs espèrent répondre grâce à la création de l’atlas, mais la création de l’Univers et la nature de la matière noire occupent une position dominante.
Comme le souligne le coordinateur du projet et chef de l’équipe Théorie de l’Information des Champs à l’Institut d’Astrophysique Max Planck, le Dr Thorsten Enßlin, « notre galaxie est un voile à travers lequel nous observons l’Univers lointain et elle doit donc être comprise afin que nous puissions « nettoyer » nos observations du bruit qu’elle génère ».
« Ce n’est que si nous connaissons exactement la structure tridimensionnelle de la galaxie que nous pourrons séparer ce qui vient du jeune Univers et ce qui vient de la galaxie et voir s’il y a une empreinte des premiers instants, de la première expansion inflationnaire qui a eu lieu au cours des premières milliardièmes de secondes de la vie de l’Univers », décrit Mme Pavlidou à l’APE-MPE.
En ce qui concerne la nature de la matière noire, Mme Pavlidou souligne que « en réalisant la cartographie tridimensionnelle de tous les éléments de la galaxie et principalement de son champ gravitationnel, nous pourrons orienter où nous devons chercher de nouvelles particules de matière noire, en fonction de si elles sont de petite ou grande masse ».
Le projet « mw-atlas » commencera en 2025 et sera mis en œuvre pour les six prochaines années. Les chercheurs estiment que des résultats intermédiaires tous les deux ans pourront répondre à des questions astrophysiques spécifiques.
Étant donné que le projet de création de l’atlas est immense et que la reconstruction tridimensionnelle des données astronomiques est extrêmement complexe, les chercheurs ont pour objectif de transférer les algorithmes développés pour ce projet à d’autres domaines, tels que l’imagerie médicale, la surveillance du climat terrestre et l’analyse des données industrielles.
La connexion avec le projet PASIPHAE
Le projet est lié à un autre grand programme qui est mené par l’Institut d’Astrophysique de l’ITE avec un financement antérieur de l’ERC. Il s’agit du projet PASIPHAE, qui vise à cartographier le champ magnétique de notre galaxie, qui est une source majeure de « bruit » pour le rayonnement micro-onde de fond, c’est-à-dire le portrait de l’Univers « bébé ». Le PASIPHAE commencera également en 2025 et inclura des instruments jumeaux novateurs (polarimètres) financés par la Fondation Stavros Niarchos, spécialement pour le programme, dans le laboratoire du Centre Inter-Universitaire d’Astronomie et d’Astrophysique (IUCAA) en Inde. Les deux polarimètres seront placés en Afrique du Sud et à l’Observatoire de Skinakas en Crète.
Les partenaires du PASIPHAE sont l’ITE et l’Université de Crète, le California Institute of Technology Caltech, l’IUCAA, l’Observatoire Astronomique d’Afrique du Sud et l’Université d’Oslo en Norvège. Le responsable scientifique de ce projet est le professeur de l’Université de Crète et chercheur à l’ITE, Kostas Tassis.
Les Synergy Grants de 2024
Il est noté que lors de l’appel de 2024 pour les « Synergy Grants de l’ERC », se sont distingués, en plus du « mw-atlas », 56 autres projets de recherche. Les 57 projets recevront un total de 571 millions d’euros pour relever certains des problèmes scientifiques les plus complexes dans un large éventail de domaines. Les subventions qui visent à renforcer la collaboration entre les chercheurs font partie du programme de recherche et d’innovation de l’UE « Horizon Europe ».
Les projets distingués incluent 201 chercheurs qui les mettront en œuvre dans 184 universités et centres de recherche dans 24 pays à travers l’Europe et au-delà. Vingt-deux des équipes comprennent un chercheur basé en dehors de l’Europe (États-Unis, Suisse, Australie et pour la première fois la République de Corée). Près de 32% des chercheurs participant aux 57 projets sont des femmes, et c’est, selon le Conseil Européen de la Recherche, le plus haut pourcentage depuis le début du programme. Six équipes de recherche sont entièrement composées de femmes chercheuses.
Maria Kouzinopoulou