L'image de trois des quatre exoplanètes connues en orbite autour de HR 8799 , à partir de 2010, représente la première fois qu'un si petit télescope - plus petit qu'un adulte - a pu voir directement l'exoplanète.Si vous êtes allé dans le passé pendant seulement 30 ans, vous n'auriez pas le monde tel qu'il est aujourd'hui. Nous ne connaissions que les planètes de notre système solaire; nous n'avions pas le concept d'énergie sombre; il n'y avait pas de télescopes spatiaux; les ondes gravitationnelles n'étaient qu'une théorie non vérifiée. Nous n'avons pas ouvert tous les quarks et leptons, personne ne savait si la particule de Higgs existait. Nous ne savions même pas à quelle vitesse l'univers se développe. Début 2018, une génération plus tard, nous avons fait une révolution dans tous ces domaines et fait des découvertes auxquelles personne ne s'attendait. Que se passera-t-il ensuite? C'est exactement ce que notre lecteur veut savoir:
J'aimerais savoir ce que les scientifiques envisagent de faire ensuite. Quels nouveaux arrivants sont attendus, quels théoriciens écrivent au tableau ou quelles idées discutent-ils?
Dans le sillage de la grande réunion annuelle de l'
American Astronomical Society, il sera très opportun de discuter de l'avenir de la science.
Le grand groupe de galaxies Abell 2744 , également connu sous le nom de groupe Pandora. Son effet de lentille gravitationnelle, qu'il voit à partir des galaxies situées derrière, coïncide avec le Einstein GR; il étire et améliore la lumière de l'Univers lointain et nous permet de voir les objets les plus éloignés.Le monde entier a travaillé pour nous amener au niveau de connaissances d'aujourd'hui. Des télescopes, des observatoires, des accélérateurs de particules, des détecteurs de neutrinos, des expériences avec des ondes gravitationnelles sont menées à travers le monde, sur les sept continents, et même dans l'espace. Du IceCube au pôle Sud aux télescopes spatiaux Herschel et Kepler, du LIGO / Virgo à la recherche d'ondes gravitationnelles au LHC au CERN - toutes les découvertes ont été faites par des milliers de scientifiques, ingénieurs, étudiants et citoyens, travaillant sans relâche à découvrir les secrets de l'Univers. Avec toutes ces connaissances, il est important de se souvenir du chemin parcouru: nous comprenons l'Univers mieux que toute personne de la génération précédente, de Newton à Einstein et Feynman, dont vous ne pouviez que rêver. Voyons maintenant ce qui nous attend.
La mise à jour des aimants du LHC lui a permis de presque doubler l'énergie par rapport aux premiers lancements de 2010-2013. Les futures mises à jour augmenteront l'énergie et la luminosité (collisions par seconde) et fourniront encore plus de données.Physique des particules . Au cours des dernières années, nous avons découvert le boson de Higgs, la présence de masse de neutrinos et la violation de l'inversion du temps. Le LHC du CERN fonctionne à pleine capacité et a déjà collecté plus de données à des niveaux d'énergie élevés que toutes les expériences précédentes combinées. Pendant ce temps, IceCube et l'
observatoire Pierre Auger mesurent les neutrinos, y compris les hautes énergies et l'espace, à un nouveau niveau. À l'avenir, de nouveaux observatoires de neutrinos, tels que IceCube Gen2 (où le nombre de collisions sera multiplié par 10) et ANTARES (un détecteur avec dix millions de tonnes d'eau de mer) nous permettront de décupler le taux d'arrivée de données, et par conséquent, nous pouvons même voir des neutrinos de nouvelles supernovae ou de la fusion des étoiles à neutrons.
L'observatoire IceCube, le premier observatoire de neutrinos du genre, est conçu pour observer ces particules de haute énergie insaisissables sous l'épaisseur de la glace antarctiqueIl ne faut pas sous-estimer l'importance de la mise à niveau de l'équipement à partir d'expériences en cours. Par exemple, le LHC n'a collecté que 2% des données du volume estimé qu'il devrait collecter pendant toute la durée de l'existence prévue. La construction potentielle de nouvelles expériences, par exemple le
collisionneur linéaire international , le collisionneur de protons en anneau de nouvelle génération ou même (si la technologie apparaît) le collisionneur de muons relativiste peut nous conduire à de nouvelles frontières en physique des particules fondamentale. Nous vivons un grand moment.
Détecteur d'ondes gravitationnelles Vierge situé à Cascina, près de Pise (Italie). Virgo est un interféromètre laser géant Michelson de 3 km de long avec des épaules complétant le double détecteur LIGO de quatre kilomètres.Ondes gravitationnelles . Après des décennies de travail sur de nombreux composants, l'ère de l'astronomie gravitationnelle est non seulement venue, mais elle restera longtemps avec nous. Les observatoires Advanced LIGO et Virgo ont déjà découvert cinq fusions de trous noirs et une fusion d'étoiles à neutrons, et après une série de mises à jour, ils deviendront encore plus sensibles. Cela signifie qu'après le prochain lancement, ils seront capables de détecter des signaux plus faibles et des fusions plus éloignées. Dans les années à venir, les détecteurs japonais KAGRA et LIGO India seront mis en service et ouvriront de nouvelles possibilités pour des mesures encore plus précises des ondes gravitationnelles. Les ondes gravitationnelles des supernovae, les
pépins de pulsars , les fusions d'étoiles binaires et même la fusion d'étoiles à neutrons avec des trous noirs peuvent nous attendre.
Les trois vaisseaux spatiaux LISA selon l'artiste - la perturbation de l'espace causée par des sources d'ondes gravitationnelles avec de longues périodes de révolution, devraient nous donner une image intéressante de l'univers. Le projet LISA a été conçu par la NASA il y a de nombreuses années et sera désormais construit par l'Agence spatiale européenne, avec le soutien partiel de la NASA.Mais non seulement LIGO est occupé par les ondes gravitationnelles! Une antenne spatiale utilisant le principe d'un interféromètre laser,
LISA , sera lancée dans les années 2030, et nous permettra de détecter des ondes gravitationnelles de trous noirs supermassifs et d'objets avec une fréquence beaucoup plus basse. Contrairement à LIGO, les signaux reçus par LISA nous permettront de prévoir le moment et le lieu de la fusion, ce qui nous donnera l'occasion de préparer des télescopes optiques pour cet événement. Les mesures de la polarisation du CMB tenteront de sonder les ondes gravitationnelles restant de l'inflation, et d'autres signaux sous forme d'ondes gravitationnelles, dont l'apparition a pris des milliards d'années. Et en utilisant des périodes pulsar, à l'aide de réseaux tels que ACTA et
NanoGRAV , nous pouvons détecter des objets dont le mouvement en orbite prend des années, voire des décennies. C'est un moment incroyable pour cette nouvelle classe de science.
L'image Hubble Ultra Deep Field contient plus de 10 000 galaxies, dont certaines se rejoignent. C'est l'une des vues les plus profondes de l'Univers, démontrant l'étendue des structures situées à côté de nous à celles dont la lumière a voyagé pendant plus de 13 milliards d'années, jusqu'à ce qu'elle nous atteigne. Et ce n'est qu'un début.Astronomie et astrophysique . Par où commencer à lister la dernière astronomie? Comme si nos missions actuelles n'étaient pas assez incroyables, dans lesquelles les expériences sur la terre, dans les ballons et les avions sont constamment mises à jour et obtiennent de nouveaux outils améliorés - nous avons également de nouvelles missions qui vont dans l'espace et commencent à fonctionner, et ces missions promettent de révolutionner à notre connaissance. Les missions relancées, telles que Swift, NuSTAR, NICER et CREAM, nous donneront l'occasion de jeter un regard neuf sur tout, des rayons cosmiques énergétiques aux intérieurs des étoiles à neutrons. L'instrument HIRMES, qui devrait décoller l'an prochain à bord de SOFIA, nous montrera exactement comment les disques protostellaires se transforment en véritables étoiles. TESS, qui s'apprête à se lancer à la fin de l'année, trouvera des planètes terrestres potentiellement habitées sur les orbites des étoiles les plus brillantes et les plus proches.
La nouvelle étoile GK Perseus , présentée ici en rayons X (bleu), radio (rose) et optiques (jaune) en photographie composite est un excellent exemple de ce que l'on peut voir avec les meilleurs télescopes de la génération actuelle. Et la perception de toutes ces longueurs d'onde, des rayons X à la radio, s'améliorera considérablement au cours des prochaines années et décennies.Le prochain dans la liste des nouveaux arrivants est
IXPE , qui sera lancé en 2020, et nous permettra de mesurer les rayons X et leur polarisation, ce qui nous donnera de nouvelles informations sur les rayons X spatiaux et les objets les plus denses et les plus massifs (tels que les trous noirs supermassifs) de l'Univers. GUSTO, qui sera lancé sur un ballon à long terme au-dessus de l'Antarctique, nous permettra d'explorer la Voie lactée et le milieu interstellaire, et de nous parler de toutes les phases de la vie des étoiles, de la naissance à la mort. XARM et ATHENA révolutionneront l'astronomie des rayons X, nous parleront de la formation des structures, du flux sortant des centres des galaxies, et peut-être même feront la lumière sur la matière noire. Pendant ce temps,
EUCLID mesurera les coins les plus éloignés de l'univers dans un large champ de vision, et nous permettra de voir des milliers de supernovae lointaines, et nous donnera également les meilleures restrictions sur les paramètres de l'énergie sombre.
Vue d'artiste du télescope James Webb, août 2013. Le télescope sera lancé en 2019 [selon les dernières données, au printemps 2020 / env. trad.], et ce sera notre plus grand observatoire infrarouge de tous - il nous montrera des choses que nous ne trouverions jamais.Sans parler des principales missions de la NASA, comme
le James Webb Space Telescope , WFIRST ou les quatre candidats à la mission phare de la NASA pour les années 2030. Les tâches vont de la recherche d'atmosphères sur des mondes potentiellement habités à la mesure de la composition de ces atmosphères (y compris la recherche de bio-attributs); de l'exploration des éléments constitutifs de la vie dans les nuages moléculaires à la recherche des galaxies les plus éloignées; de la recherche des étoiles initiales constituées de gaz apparus lors du Big Bang à l'étude de la formation et de la croissance des étoiles. Ces missions répondront aux plus grandes questions philosophiques concernant l'origine de l'univers et son développement.
À quoi ressemblera un télescope géant Magellan entièrement construit. Il pourra considérer les mondes semblables à la Terre situés à 30 années-lumière de nous et ceux semblables à Jupiter - à une distance de plusieurs centaines d'années-lumière.Parallèlement, des télescopes et réseaux révolutionnaires au sol sont en cours de construction. Le Large Synoptic Survey Telescope combine les ambitions des projets SDSS et Pan-STARRS et les élargit avec des télescopes 20 fois plus puissants. Le réseau d'antennes au kilomètre carré, Square Kilometer Array, permettra à la radioastronomie d'atteindre des sommets sans précédent, d'ouvrir des milliers de nouveaux trous noirs et, probablement, de trouver quelque chose qui nous est inconnu jusqu'à présent. En attendant, nous construisons des télescopes de 30 mètres de haut, tels que le GMT et l'ELT, qui seront capables de capter 100 fois plus de lumière que le Hubble, disposeront d'instruments plus avancés et de systèmes d'optique adaptative que tout ce qui existe aujourd'hui. Nous pouvons révéler les secrets de l'univers.
En pourcentage du budget fédéral [américain], les investissements dans la NASA sont au plus bas depuis 58 ans.Et ce n'est qu'une description superficielle de ce qui se passe. Chaque domaine scientifique a son propre ensemble d'expériences et de suggestions étonnantes, et même la liste ici est loin d'être complète - elle n'inclut même pas les missions sur les planètes. Et tout cela se produit lorsque le budget de la NASA diminue, ce qui n'attrape même pas l'inflation. Mais malgré cela, des milliers de personnes travaillant sur ces projets - qui les planifient, les développent, les construisent et les gèrent, et analysent également les résultats - restent optimistes. Lorsque vous aimez trouver les vérités les plus fondamentales de l'univers, y compris des réponses à des questions telles que:
- En quoi consiste l'univers?
- Comment en est-elle arrivée là?
- Y a-t-il ailleurs une vie?
- Quel est le sort final de tout?
Vous trouverez un moyen d'obtenir des résultats maximaux avec des ressources limitées.
Plus vous regardez dans l'espace, plus vous regardez dans le passé. Plus nous entrons tôt, plus l'Univers devient chaud, dense et moins développé. La partie que nous pouvons voir est limitée et bien sûr. Mais qu'est-ce qui se trouve au-delà?Comme l'a dit Thomas Zurbuken [
Directeur de mission
adjoint de la NASA / Approx. ]
. perev. ] concernant les missions phares actuelles et futures:
Nous étudions l'univers précisément pour ce que nous apprenons de ces missions phares. Il s'agit d'une science de l'échelle de la civilisation. Si nous ne le faisons pas, nous ne serons pas la NASA.
Mais non seulement le travail de la NASA, mais les efforts de toutes les organisations étatiques et internationales nous permettent de répondre à des questions que nous n'avions même pas posées il y a une génération. En découvrant les secrets de l'univers, nous découvrons des questions plus profondes et plus fondamentales sur notre origine, notre composition et notre destin. L'avenir de la science n'est pas seulement brillant, il se déroule juste devant nous. Il n'y avait pas encore de meilleur moment pour partager le miracle de la simple existence de nos jours - avec toutes ces connaissances que nous avons acquises et que nous nous préparons encore à découvrir.