Durham, Les universités de Toronto et de Princeton se sont associées à la NASA et à l'Agence spatiale canadienne pour construire un nouveau type de télescope astronomique. SuperBIT vole au-dessus de 99,5% de l'atmosphère terrestre, porté par un ballon à l'hélium de la taille d'un stade de football. Le télescope fera ses débuts opérationnels en avril prochain et, une fois déployé, devrait obtenir des images haute résolution rivalisant avec celles du télescope spatial Hubble. Mohamed Chaaban, un doctorat étudiant à l'Université de Toronto, décrira SuperBIT dans son discours d'aujourd'hui (mercredi 21 juillet) lors de la réunion en ligne d'astronomie nationale RAS (NAM 2021).

La lumière d'une galaxie lointaine peut voyager pendant des milliards d'années pour atteindre nos télescopes. Dans la dernière fraction de seconde, la lumière doit traverser le tourbillon de la Terre, atmosphère mouvementée. Notre vision de l'univers devient floue. Des observatoires au sol sont construits sur des sites de haute altitude pour surmonter certains de ces problèmes, mais jusqu'à présent, seule la mise en place d'un télescope dans l'espace échappe à l'effet de l'atmosphère.

Le télescope d'imagerie à ballon à surpression (ou SuperBIT) a un miroir de 0,5 mètre de diamètre et est porté à 40 km d'altitude par un ballon à hélium d'un volume de 532, 000 mètres cubes, de la taille d'un stade de football.

Son dernier vol d'essai en 2019 a démontré une stabilité de pointage extraordinaire, avec variation de moins d'un trente-six millième de degré pendant plus d'une heure. Cela devrait permettre à un télescope d'obtenir des images aussi nettes que celles du télescope spatial Hubble.

Personne n'a fait ça avant, non seulement parce que c'est extrêmement difficile, mais aussi parce que les ballons ne pouvaient rester en l'air que quelques nuits :trop court pour une expérience ambitieuse. Cependant, La NASA a récemment mis au point des ballons « à surpression » capables de contenir de l'hélium pendant des mois. SuperBIT devrait être lancé sur le prochain ballon longue durée, de Wanaka, Nouvelle-Zélande, en avril. Porté par des vents saisonniers stables, il fera plusieurs fois le tour de la Terre en imaginant le ciel toute la nuit, puis en utilisant des panneaux solaires pour recharger ses batteries pendant la journée.

Avec un budget de construction et d'exploitation du premier télescope de 5 millions de dollars américains (3,62 millions de livres sterling), SuperBIT a coûté près de 1000 fois moins qu'un satellite similaire. Non seulement les ballons sont moins chers que le carburant de fusée, mais la possibilité de renvoyer la charge utile sur Terre et de la relancer signifie que sa conception a été peaufinée et améliorée au cours de plusieurs vols d'essai. Les satellites doivent fonctionner du premier coup, ont donc généralement une redondance (phénoménale chère), et une technologie vieille de dix ans qui devait être qualifiée pour l'espace par la mission précédente. Les appareils photo numériques modernes s'améliorent chaque année. L'équipe de développement a donc acheté l'appareil photo de pointe pour le dernier vol d'essai de SuperBIT quelques semaines avant le lancement. Ce télescope spatial continuera d'être évolutif, ou avoir de nouveaux instruments sur chaque futur vol.

A plus long terme, le télescope spatial Hubble ne sera plus réparé lorsqu'il tombera inévitablement en panne. Pendant 20 ans après cela, Les missions ESA/NASA ne permettront d'imagerie qu'aux longueurs d'onde infrarouges (comme le télescope spatial James Webb dont le lancement est prévu cet automne), ou une seule bande optique (comme l'observatoire Euclid dont le lancement est prévu l'année prochaine).

D'ici là, SuperBIT sera la seule installation au monde capable d'effectuer des observations optiques et ultraviolettes multicolores à haute résolution. L'équipe dispose déjà d'un financement pour concevoir une mise à niveau du télescope à ouverture de 0,5 mètre de SuperBIT à 1,5 mètre (la capacité de charge maximale du ballon est un télescope avec un miroir d'environ 2 mètres de diamètre). Décupler le pouvoir de collecte de lumière, combiné avec son objectif plus grand angle et plus de mégapixels, rendra ce plus grand instrument encore meilleur que Hubble. Le coût bon marché permet même de disposer d'une flotte de télescopes spatiaux offrant du temps aux astronomes du monde entier.

"La nouvelle technologie de ballon rend l'espace de visite bon marché, facile, et respectueux de l'environnement, " a déclaré Shaaban. " SuperBIT peut être continuellement reconfiguré et mis à niveau, mais sa première mission observera les plus grands accélérateurs de particules de l'Univers :les collisions entre amas de galaxies."

L'objectif scientifique du vol 2022 est de mesurer les propriétés des particules de matière noire. Bien que la matière noire soit invisible, les astronomes cartographient la façon dont il courbe les rayons de lumière, une technique connue sous le nom de lentille gravitationnelle. SuperBIT testera si la matière noire ralentit pendant les collisions. Aucun collisionneur de particules sur Terre ne peut accélérer la matière noire, mais il s'agit d'une signature clé prédite par les théories qui pourraient expliquer les récentes observations de muons au comportement étrange.

"Les hommes des cavernes pourraient briser des rochers ensemble, pour voir de quoi ils sont faits, " a ajouté le professeur Richard Massey de l'Université de Durham. " SuperBIT recherche le craquement de la matière noire. C'est la même expérience, vous avez juste besoin d'un télescope spatial pour le voir."