Le 16 septembre 2019 à 04:14 CEST, l'Observatoire stratosphérique d'astronomie infrarouge (SOFIA) devrait atterrir à l'aéroport de Stuttgart. L'observatoire aéroporté est un projet conjoint de l'agence spatiale américaine NASA et du Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR). SOFIA doit décoller de Stuttgart à 19h40 CEST le 18 septembre pour son premier vol de recherche scientifique au-dessus de l'Europe, au cours de laquelle il survolera 12 pays. L'idée derrière cela est que, lors de sa mission européenne, SOFIA volera beaucoup plus au nord qu'il n'est capable de décoller de sa base d'attache à Palmdale, Californie du Sud. Plus l'observatoire infrarouge est capable de voler vers les pôles, moins il y a de vapeur d'eau dans l'atmosphère au-dessus, offrant de meilleures conditions d'observation.

"C'est une occasion très spéciale, SOFIA décollera de Stuttgart pour son premier vol européen de recherche scientifique, " dit Pascale Ehrenfreund, Président du conseil d'administration du DLR. "Les chercheurs à bord exploreront les zones autour des trous noirs et examineront la question de savoir si l'énergie noire provoque réellement l'expansion de l'univers à un rythme toujours croissant."

Suivi de la formation des étoiles

Non seulement les humains ont mis le pied sur la lune pour la première fois il y a 50 ans en 1969, mais les scientifiques de la NASA ont aussi – un peu par hasard – découvert une galaxie très spéciale. Markarian 231, dans la constellation de la Grande Ourse, se trouve à environ 600 millions d'années-lumière de la Terre. C'est environ 300 fois plus loin que la galaxie d'Andromède, qui est la galaxie la plus proche de la Voie lactée. Néanmoins, Markarian 231 est l'une des galaxies les plus proches de la Terre qui est à la fois extrêmement brillante et possède un noyau galactique actif (AGN). Sa luminosité dans la région infrarouge du spectre fait de Markarian 231 l'une des galaxies infrarouges ultra-lumineuses les plus brillantes et les plus connues. Deux trous noirs tournent l'un autour de l'autre en son centre. L'un d'eux, à quatre millions de masses solaires, est plutôt petit; L'autre, qui pèse 150 millions de masses solaires, est beaucoup plus grand. Les chercheurs s'intéressent à la zone autour de ces trous noirs lors du premier vol européen de SOFIA. Un tore de poussière les entoure.

Ces régions en forme de beignet se trouvent autour de chaque AGN. Cependant, le rôle qu'ils jouent dans la génération de jets radio reste incertain. Ce sont des paires de jets de plasma qui sont éjectés du centre d'un AGN à des vitesses relativistes. Tous les AGN ne produisent pas de tels jets radio, comme l'ont montré les observations de radioastronomie. Des études antérieures avec SOFIA ont indiqué que le champ magnétique dans ces tores chargés de poussière peut aider à déclencher la formation de jets radio. La création des jets peut-elle vraiment être attribuée à la présence, voire à l'absence, d'un champ magnétique ? C'est une question importante à laquelle les astronomes n'ont pas encore trouvé de réponse.

Étant donné que seul l'instrument infrarouge de la caméra aéroportée à large bande à haute résolution (HAWC+) sur SOFIA peut mesurer les champs magnétiques dans cette gamme de longueurs d'onde, les chercheurs veulent l'utiliser pour déchiffrer la connexion entre ces champs et les jets radio. Ils ont commencé leurs observations de l'AGN de ​​Cygnus A lors d'un survol du sud de la Californie en 2018. « La première mission européenne de SOFIA poursuivra ces recherches pour enfin résoudre le mystère astronomique des radiojets, " explique Alessandra Roy, le scientifique allemand du projet SOFIA à la DLR Space Administration, qui exploite l'observatoire aéroporté conjointement avec la NASA.

L'univers s'étend-il à un rythme accéléré ?

L'univers n'a cessé de s'étendre depuis le Big Bang. Cette découverte a été faite par Edwin Hubble en 1929. Ensuite, à la fin des années 1980, les astrophysiciens lauréats du prix Nobel Saul Perlmutter, Adam Riess et Brian Schmidt ont commencé à observer des supernovae de type 1a. Ces explosions stellaires, appelés « phares cosmiques, " sont visibles de loin et ont toujours la même luminosité. Cela permet de déterminer clairement leurs distances, plus ces supernovae de type 1a apparaissent lumineuses, plus ils sont proches de l'observateur. La détermination de la luminosité de nombreuses supernovae a permis aux chercheurs de déterminer si l'expansion de l'univers s'accélère ou non. Les résultats ont été une surprise. Les explosions stellaires observées étaient moins lumineuses que prévu.

Cela a clairement montré aux trois chercheurs que l'expansion s'accélère et que l'univers est séparé par un mystérieux mécanisme d'accélération qui est maintenant appelé énergie noire. Mais est-ce vraiment le cas? La luminosité étonnamment faible est-elle due au fait que l'univers se sépare à une vitesse croissante ? Ou y a-t-il eu un problème avec les observations? « Ce sont précisément les questions que les chercheurs d'Austin, Le Texas s'adressera à lui en utilisant l'instrument HAWC+ à bord de SOFIA pour observer la poussière dans les galaxies d'origine des supernovae de type 1a. Ils mesureront la teneur en poussière dans la région autour de l'explosion stellaire. Des observations similaires seront également effectuées par le télescope spatial Euclid de l'Agence spatiale européenne, dont le lancement est prévu en 2022. Après ces observations, on saura peut-être plus précisément si l'expansion de l'univers est vraiment accélérée par l'Energie Noire, " explique Roy, qui participe à la fois aux missions Euclide et SOFIA.

Le ciel nocturne d'Europe, un trésor de secrets cosmiques

Plusieurs autres observations scientifiques sont prévues pendant les 10 heures de vol de SOFIA. Les astronomes du Smithsonian Astrophysical Observatory à Cambridge, Massachusetts, ciblera la région Serpens Sud du nuage Serpens - une formation avec des étoiles extrêmement jeunes - depuis le ciel au-dessus de la France. Avec ces étoiles de trois à quatre millions d'années, les chercheurs peuvent suivre la formation des étoiles presque dès sa création et en savoir plus sur ce processus. La prochaine observation se concentrera sur le filament L 1495 dans le Taurus Molecular Cloud. Des chercheurs de l'Université de Californie, Berkeley (États-Unis) veut découvrir quel rôle joue la dynamique des champs magnétiques dans le processus de formation des nuages ​​filamenteux. "Ce sera la plus longue observation de SOFIA lors de son premier vol d'observation en Europe. Le voyage commencera au sud de la côte suédoise, sur la mer Baltique, et traverser la Pologne, la République tchèque, L'Autriche, Slovénie, Croatie, la mer Adriatique et l'Italie—presque jusqu'en Sicile, " dit Clemens Plank, Ingénieur de projet pour SOFIA à la DLR Space Administration, discuter du plan de vol. Cela a dû être convenu à l'avance avec toutes les autorités européennes compétentes en matière de trafic aérien.

Jeune public à bord

Il n'y a pas que des scientifiques à bord pour cette expédition passionnante. Une équipe de l'émission de télévision allemande pour enfants "Sendung mit der Maus" (Diffusion avec la souris) donnera au public de la souris un aperçu du vol de recherche de SOFIA dans une émission spéciale intitulée "Télescopes et astronomie infrarouge". En outre, un lauréat du concours « Jugend forscht » pour les jeunes chercheurs volera à bord de SOFIA lors de sa première européenne.