PILOT : un ballon pour le Cosmos

PILOT : un ballon pour le Cosmos

Le ballon stratosphérique PILOT du CNES va cartographier un signal parasite émis par notre galaxie afin de le soustraire des images que nous obtenons des premiers instants de l’Univers. On pourra alors mieux étudier le Big Bang.

Imaginez regarder un magnifique paysage, mais hélas à travers une vitre sale… Non seulement la beauté du spectacle est-elle gâchée, mais parfois vous risquez de ne pas savoir ce qui est une saleté sur la vitre ou un élément du paysage. Or, c’est un peu ce qui se passe lorsqu’on veut étudier le fond diffus cosmologique, cette lumière émise seulement 380 000 ans après le Big Bang et qui bien évidemment transmet des informations cruciales sur les premiers instants de l’Univers. Une lumière décalée dans le domaine des micro-ondes par l’expansion du Cosmos. Dans ce cas la «vitre sale» est le propre rayonnement dans les micro-ondes (domaine submillimétrique de 200 à 500 micromètres de longueur d’onde) de notre galaxie et qui est forcément en avant-plan.
Ainsi, le satellite Planck de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) a récemment établi le relevé global le plus précis du fond diffus cosmologique. Cette sorte d’instantané de l’Univers 380 000 ans après sa «naissance» est notamment parasité par tout ce qui émis par notre galaxie et plus exactement ses poussières qui s’orientent en fonction du champ magnétique de celle-ci. Il faut donc «nettoyer» les mesures de Planck.

Deux cartes globales du ciel par le satellite Planck de l’ESA. À gauche, le fond diffus cosmologique (une lumière émise 380 000 ans après le Big Bang et décalée dans les micro-ondes) et sa polarisation. À droite, le signal polarisé émis par les poussières piégées par le champ magnétique de notre galaxie. Pour obtenir des données fidèles du fond diffus (à gauche), il a fallu soustraire les données à droite. PILOT va permettre de récolter des mesures très précises de ce que l’on voit à droite afin d’en déduire une représentation du fond diffus cosmologique encore plus exacte. Crédit : ESA and the Planck Collaboration

Deux cartes globales du ciel par le satellite Planck de l’ESA. À gauche, le fond diffus cosmologique (une lumière émise 380 000 ans après le Big Bang et décalée dans les micro-ondes) et sa polarisation. À droite, le signal polarisé émis par les poussières piégées par le champ magnétique de notre galaxie. Pour obtenir des données fidèles du fond diffus (à gauche), il a fallu soustraire les données à droite. PILOT va permettre de récolter des mesures très précises de ce que l’on voit à droite afin d’en déduire une représentation du fond diffus cosmologique encore plus exacte.
Crédit : ESA and the Planck Collaboration

Revenons à la vitre sale et au paysage. L’idée est de faire une photo du paysage à travers la vitre (qu’on ne peut pas enlever), puis une autre très précise de la vitre, pour ensuite, par traitement informatique, enlever les saletés de la vitre pour ne garder que le paysage. C’est, en simplifiant, l’astuce de la mission PILOT menée par l’agence spatiale française CNES avec l’IRAP, l’Institut de Recherches en Astrophysique et Planétologie de Toulouse. D’autres institutions internationales y sont associées. PILOT n’est pas un satellite mais un instrument emmené à 40 km d’altitude par un ballon stratosphérique, hauteur à laquelle il pourra balayer le ciel pour mesurer les «saletés» de notre galaxie, pardon, les émissions qui parasitent le fond diffus cosmologique saisi par Planck. PILOT n’emporte personne, mais il est surveillé depuis le sol et même piloté par les scientifiques qui peuvent, à distance, orienter le télescope embarqué dans la direction qu’ils souhaitent pour viser les portions précises de la voûte céleste.
Dans l’interview vidéo ci-dessous (en langue française et tournée à la Cité de l’espace de Toulouse), Muriel Saccoccio, chef de projet PILOT au CNES, nous explique les défis techniques de cette mission.

Les vols de PILOT, qui durent de 24 à 40 h, doivent commencer à partir du 10 septembre prochain si la météo le permet. Dans un premier temps, ils se dérouleront depuis le Canada. En avril-mai 2017, la base d’envol sera située en Australie afin de cartographier le ciel austral inaccessible depuis l’hémisphère nord. Une troisième campagne partira peut-être depuis la Suède. Au bout du compte, PILOT aura établi une carte précise de ces émissions parasites issues de notre galaxie. En soustrayant celles-ci des données de Planck, les scientifiques affineront les données que nous avons (et celles que nous pourrons obtenir dans le futur avec d’autres satellites) du fond diffus cosmologique : une meilleure connaissance de ce qui s’est passé lors du Big Bang en est attendue !

Une partie de l’équipe de PILOT devant la nacelle qui contient l’instrument de la mission. Cette nacelle est emportée à 40 km d’altitude par un ballon stratosphérique du CNES. Crédit : CNES

Une partie de l’équipe de PILOT devant la nacelle qui contient l’instrument de la mission. Cette nacelle est emportée à 40 km d’altitude par un ballon stratosphérique du CNES.
Crédit : CNES

En bonus, PILOT va nous offrir une cartographie de la direction et de l’intensité du champ magnétique de la Voie Lactée, notre galaxie (les émissions parasites des poussières dépendent de ce champ magnétique). Si ce signal est indésirable pour ceux qui étudient le Big Bang, il est en revanche très intéressant pour les astronomes qui veulent mieux comprendre notre galaxie, sa dynamique et les propriétés des grains de poussière du milieu interstellaire. PILOT fait donc coup double !