Alors que le télescope spatial James-Webb, considéré comme le successeur scientifique de Hubble, s'apprête à être lancé le 22 décembre prochain, voici l'opportunité de retracer les grandes avancées scientifiques réalisées grâce aux instruments du HST et de considérer l'immense héritage qu'il confie aux scientifiques.
La popularité du télescope spatial Hubble (HST pour Hubble Space Telescope) ne tient pas tant à ses succès scientifiques qu'aux prodigieuses images de l'Univers qu'il nous a révélées, et qui ont fait rêver plus d'une génération.
Photos : 30 images magnifiques pour les 30 ans d'Hubble
Sans oublier les amas de galaxies avec effet de lentilles gravitationnelles (comme Abell 1703 ou Abell 2218), ou encore le champ ultra-profond révélant les plus anciennes galaxies connues.
Ces remarquables images ne doivent pas faire oublier les grandes avancées scientifiques obtenues grâce aux instruments du HST parmi lesquelles celle de déterminer précisément la constante de Hubble, d'où le télescope spatial tire son nom.
Pourquoi observer depuis l’espace ?
L'atmosphère terrestre ne permet pas d'obtenir des images nettes des astres à cause de la turbulence qui l'agite, une conséquence des vents d'altitude et des inhomogénéités thermiques.
La construction du télescope spatial Hubble
Son histoire commence au début des années 1970.
L'ESA reçoit en échange 15 % du temps d'observation.
Divers problèmes techniques ainsi que l'accident de la navette spatiale Challenger en 1986 repousseront le lancement du télescope jusqu’au 24 avril 1990, date à laquelle cet instrument de 2,4 mètres de diamètre est lancé par la navette spatiale Discovery sur une orbite basse à 540 km d’altitude autour de la Terre, bouclant l'orbite terrestre en 1h35.
Ses observations concernent aussi bien notre voisinage proche avec l'étude des corps du système solaire que les tréfonds de l’Univers observable avec l'étude des premières galaxies.
Les résultats scientifiques
Les résultats scientifiques sont nombreux et nous nous focaliserons sur deux résultats principaux : la détermination de la taille et de l'âge de l'Univers à travers la mesure de la constante de Hubble, et l'accélération de l'expansion de l'Univers, découverte inattendue qui a conduit trois chercheurs américains à obtenir le prix Nobel de physique en 2011.
Ces deux résultats sont basés sur les observations d'étoiles singulières que sont les Céphéides et les supernovae, utilisées comme étalons de luminosité pour mesurer les distances à différentes échelles cosmiques.
Les Céphéides sont des étoiles pulsantes variables dont les variations de luminosité sont extrêmement régulières et donc prédictibles.
L'une des plus connues dans notre Voie Lactée est RS Pup.
C'est grâce aux Céphéides que Edwin Hubble démontra, en 1923, que la galaxie d'Andromède se situait en dehors de notre Galaxie, la Voie Lactée, repoussant les limites alors communément acceptées de la taille de l'Univers.
Les observations du HST (combinées à d'autres observations venant, par exemple, de la mission spatiale Gaia de l'ESA) ont permis de réduire les incertitudes sur la constante de Hubble à 3 % pour les estimations les plus récentes (H₀ = 72,1 ± 2,0 km s-1 Mpc-1), une remarquable avancée en comparaison des valeurs et incertitudes pré-HST.
Dans le cas où son taux d'expansion est constant, son âge est exactement l'inverse de la constante de Hubble, soit 13,6 milliards d'années.
Swipe up to watch the video
Le HST a justement bouleversé le modèle cosmologique standard qui prévoyait un ralentissement de l'expansion de l'Univers provoqué par la gravitation, à cause du caractère toujours attractif de cette force.
Cette hypothèse, fragile au début compte tenu de la faible statistique de supernovae distantes, n'a cessé d'être confirmée depuis, notamment grâce aux observations du HST.
D’autres découvertes importantes
Parmi les autres recherches majeures, on notera l'étude des propriétés morphologiques des galaxies de l'Univers jeune, dans le contexte des champs profonds du HST, l'étude des déformations de l’espace-temps "par l'effet de « lentille gravitationnelle" » prévu par la relativité générale (et la détermination de la matière noire associée à ces amas de galaxies), la détection de l’atmosphère d’exoplanètes (et notamment du système Trappist), et enfin les conditions de naissance des étoiles (les fameux Piliers de la Création).
L’héritage scientifique d'Hubble
En plus de 30 ans, Hubble a fourni plus de 1,4 million d'observations grâce à sa douzaine d'instruments scientifiques dont 5 sont toujours en service, et plus de 17.000 publications scientifiques à comité de lecture.
Sa base de données (Hubble Legacy Archive et Hubble Science Archive) contient plus de 164 téra-octets de données disponibles pour les chercheurs actuels et des générations à venir.
Néanmoins, le télescope spatial James Webb (JWST pour James Webb Space Telescope) de la Nasa (avec des contributions de l’ESA et de l'Agence spatiale canadienne), qui sera lancé le 22 décembre prochain, peut être vu comme son successeur scientifique, mais avec un miroir considérablement plus grand de 6,5 mètres d'envergure.
Futura dans les Étoiles, c'est le rendez-vous incontournable des amateurs d'astronomie et d'espace.
Tous les 1ers du mois, retrouvez-nous pour un tour complet des éphémérides du mois, avec des conseils pour observer au mieux ce qu'il se passe dans le ciel.
