Une collaboration pour une cartographie du cosmos plus complète

Il y a environ 13,8 milliards d’années, l’Univers a commencé par ce que l’on appelle le «Big Bang». Il s’est développé de manière exponentielle, à une vitesse supérieure à celle de la lumière. Même si la gravité a immédiatement ralenti ce processus, les physiciennes et physiciens ont découvert il y a plus de 100 ans que l’Univers continue de s’étendre. Plus récemment, ils ont constaté qu’il y a environ 6 milliards d’années, une mystérieuse forme d’énergie, appelée énergie noire, a recommencé à accélérer son expansion. C’est un phénomène qui perdure encore aujourd’hui et qui soulève de nombreuses questions sans réponse.

Le projet MUST (MUlti Spectroscopic Telescope), mené par le département d’astronomie de l’Université Tsinghua, est en passe de devenir un jalon dans la recherche cosmologique. Il vise à donner un aperçu de l’Univers jeune avec un niveau de détail sans précédent. Pour la première fois, les scientifiques pourront retracer la structure filamentaire de l’Univers au cours de ses 3 premiers milliards d’années, à l’aide d’une carte détaillée constituée de dizaines de millions de mesures.

Aujourd'hui à Pékin, Martin Vetterli, président de l'EPFL, et Li Luming, président de l'Université de Tsinghua, ont signé un accord de collaboration en matière de recherche, établissant officiellement l'EPFL comme membre du projet. «Grâce à une capacité de relevé 10 à 20 fois supérieure à celle des relevés spectroscopiques actuels, le télescope MUST cartographiera l’Univers de manière plus complète et à des distances plus grandes que jamais auparavant, ce qui nous permettra d’approfondir notre connaissance de l’énergie noire et de la matière noire, explique Jean-Paul Kneib, directeur du Laboratoire d’Astrophysique (LASTRO) et principal responsable de ce projet à l’EPFL. C’est très important car l’énergie noire et la matière noire représentent respectivement 70% et 26% du contenu de l’Univers. Ce sont des éléments critiques qui influencent son expansion et sa structure.»

L’expertise de l’EPFL au service du télescope MUST

L’EPFL contribuera de manière significative à la réalisation du télescope de 6,5 mètres grâce à une technologie moderne de grande précision. Les scientifiques du groupe Astrobots concevront un système robotique modulaire de placement de fibres, impliquant un assemblage mécanique, de l’électronique, des commandes, un étalonnage et des essais novateurs.

Vue macro de la position des fibres optiques (fibre illuminée en haut) – où la lumière du ciel entre dans les fibres pour être guidée vers les spectrographes et analysée. Photo: 2024 Alain Herzog / EPFL - CC-BY-SA 4.0

Ces dernières années, dans le cadre de recherches soutenues par Innosuisse et en partenariat avec l’entreprise suisse MPS Micro Precisions Systems et l’entreprise japonaise Orbray, l’EPFL a acquis une solide expertise en matière de robots de placement de fibres pour les relevés spectroscopiques massifs et leur miniaturisation. Les robots en cours de développement pour MUST permettront au projet de réaliser une cartographie extrêmement dense des galaxies de l’Univers.

Analyse et perspectives

Dans le cadre du projet MUST, l’EPFL aura également accès à des relevés spectroscopiques de nouvelle génération permettant de découvrir des centaines de millions de galaxies lointaines. Par ailleurs, elle développera des modèles théoriques qui joueront un rôle essentiel dans l’analyse de la vaste quantité de données attendues.

La conception open source du projet garantit un large accès aux innovations logicielles et matérielles. «La collaboration entre l’EPFL et l’Université Tsinghua permettra de développer des partenariats scientifiques à l’échelle mondiale. Elle laisse entrevoir des découvertes significatives dans notre compréhension de l’Univers et de la science fondamentale, en tirant également parti des nombreuses compétences de l’EPFL en matière de science des données», explique Martin Vetterli.

«En participant au projet MUST, l’EPFL renforce sa contribution à de grands projets internationaux d’astrophysique, notamment DESI, Euclid et le Square Kilometer Array Observatory (SKAO), ce qui nous positionne à l’avant-garde de nombreuses découvertes passionnantes à venir», précise Carolyn Crichton, responsable du projet MUST à l’EPFL et directrice du consortium SKACH.

4 modules de 63 robots – au centre, les 3 premiers robots de leur genre - fabriqués par MPS. Photo: 2024 Alain Herzog / EPFL - CC-BY-SA 4.0