Mission

Contexte & objectifs

Soupe cosmique extrêmement dense et chaude à ses premiers instants, l’Univers a gonflé, prenant peu à peu la forme d’une gigantesque toile cosmique constituée de filaments de matière entourant de grandes bulles de vide. Cette transformation fût largement orchestrée par la force de gravitation. Cette dernière, responsable de l’attraction universelle des corps, devrait normalement conduire à un ralentissement de l’expansion de l’Univers. Au contraire, cette expansion s’accélère ! Pour quelle(s) raison(s) ? A Euclid de le révéler ! —

L’accélération
de l’Univers

Un grand mystère
de la physique contemporaine

L’Univers présente aujourd’hui une structure immense parsemée de galaxies – îlots lumineux composés de milliers de milliards d’étoiles – regroupées en amas ou en superamas le long de filaments, rubans, murs constituant l’Univers à grande échelle. Si le comportement des étoiles et des planètes est le fruit de phénomènes physiques complexes variés, la structuration de l’Univers à grande échelle résulte en grande partie des seules forces de gravitation formulées théoriquement par la Relativité Générale. Toute forme de matière ou d’énergie connues jusqu’ici exercent une force attractive amenant à penser que la vitesse d’expansion de l’Univers devrait diminuer au cours du temps. Les observations s’obstinent pourtant à dire le contraire, en particulier celles des équipes de S. Perlmutter et d’A. Riess en 1998 qui, en mesurant les luminosités de supernovæ distantes de type 1a, ont montré sans ambiguïté que l’expansion de l’Univers était en accélération.

Aucune particule ou force connues ne permet de rendre compte d’un tel phénomène. Certes, il est possible d’invoquer une constante cosmologique mais d’autres solutions sont également recherchées. L’une d’elle est de faire appel à un nouvel état de la matière – l’énergie noire – qui serait la source de cette expansion accélérée. D’autres pistes explorent la possibilité que la théorie de la gravitation soit incomplète ou encore que l’Univers possède des dimensions supplémentaires dont les effets se sentiraient à très grande échelle. Ces hypothèses ne se distinguent pourtant que dans des détails observationnels très fins, dans la manière dont la structuration de l’Univers évolue sur des âges cosmologiques. Entreprendre un relevé de grande précision de la structuration de l’Univers à grande échelle et de son évolution relève d’un enjeu majeur de physique théorique.

Révéler
l’invisible

L’objectif ambitieux
d’Euclid 

 

Euclid est un satellite spécialement conçu pour répondre à cette question et plus généralement pour sonder les lois de la gravitation aux échelles cosmologiques. Par le biais de ses deux instruments, il va ainsi cartographier les grandes structures de l’Univers avec une précision jusqu’alors inégalée. Pour ce faire, deux méthodes ont été retenues : le lentillage gravitationnel faible et la cartographie des galaxies qui permettent respectivement de reconstruire les concentrations de matière sur les lignes de visée et de mesurer l’évolution cosmologique de l’empreinte des oscillations baryoniques acoustiques.

Le lentillage faible est obtenu par la mesure de la déformation apparente des galaxies qu’elles subissent lorsque la lumière qu’elles émettent traverse des concentrations inhomogènes de matière. Effectuer ces mesures nécessite d’avoir une imagerie de haute résolution et de grande stabilité, des contraintes qui ont été prises en compte dès la conception de l’imageur visible VIS. Les oscillations baryoniques acoustiques sont des effets ténus présents dès les premiers instants de l’Univers et dont la trace persiste dans la toile cosmique actuelle. Ces effets ne peuvent être détectés que si l’on dispose non seulement de la position sur le ciel mais aussi de la distance d’un grand nombre de galaxies. C’est la raison pour laquelle Euclid est équipé d’un spectrographe infrarouge ainsi que de filtres nécessaires pour faire de la photométrie multi-couleurs intégrés à l’instrument NISP.

Avec ses deux instruments, l’amplitude, la qualité et la précision de son programme d’observation, Euclid sera ainsi en mesure de lever le voile sur l’Univers invisible, voire de poser les premiers jalons d’une révolution de la physique moderne. Qui plus est, avec les observations d’une qualité sans précédente qu’ils produiront, les relevés Euclid promettent une moisson de résultats nouveaux dans de nombreux champs de l’astrophysique, de l’étude des petits corps du système solaire, des phénomènes transitoires au sein de notre Galaxie, à l’évolution spectrale et morphologique des premières galaxies.