Dix-huit mois de vie pour un observatoire spatial infrarouge, c'est un fameux défi. Il n'en reste pas moins vrai que c'est très peu de temps par rapport à tout ce qui mérite d'être étudié, à la moisson espérée et attendue. Ainsi, pas une minute d'observation ne devra être laissée au hasard.
Dans ce domaine, rien non plus n'a été simple. Les projets d'observations se sont bousculés au portillon. Près des cinquante pour cent du temps d'observations d'ISO, dit " temps garanti " sont réservés aux astronomes associés à la construction et à l'exploitation de l'installation du télescope, c'est-à-dire qui ont passé quelques années de leur vie à le mettre au point, au moins dans un de ses composants. Ces observations ont été réunies dans un programme central, cohérent, couvrant tous les domaines majeurs de l'astronomie (voir l'article principal qui précède).
Le reste, c'est-à-dire plus de la moitié du temps d'observation d'ISO (le temps dit " disponible ") est offert aux astronomes des Etats membres de l'ESA, du Japon et des Etats-Unis sur une base concurrentielle.
Pour cette seconde partie, l'Agence Spatiale Européenne a ainsi reçu quelque 1.000 propositions portant sur plus de 30.000 observations, soit quatre fois plus environ que le satellite ne peut en offrir. L'Agence a dû avoir recours à des comités d'experts chargés d'effectuer les meilleurs choix possibles en fonction de critères extrêmement rigoureux: intérêt intrinsèque, faisabilité en fonction de la trajectoire du satellite, des possibilités de ses instruments scientifiques, en fonction de la durée fatalement limitée des observations.
Un quart des observations proposées a été retenu. Un dixième seulement sera assuré d'être réalisé. Ce sont les propositions qui sont considérées comme indispensables et qui devront être faites en priorité.
Cela dit, les experts ont prévu deux fois plus d'observations qu'il ne sera possible de faire, de manière à en avoir de réserve pour le cas où le satellite vivrait un peu plus longtemps que prévu. De plus, un instrument pouvant se dégrader pour une raison ou une autre, il faudra être en mesure, à tout moment, de pouvoir remplacer les observations qu'il devait assurer par d'autres projets.
L'obligation de faire face à toutes ces éventualités n'a rendu la sélection que plus pointue. Elle donne une auréole supplémentaire aux projets retenus. Cela mérite d'autant plus d'être souligné que deux projets liégeois se retrouvent parmi les élus! Ainsi, un jeune astrophysicien liégeois, Damien Hutsemékers, a vu ses projets de mission acceptés par le comité de sélection.
Actuellement chercheur qualifié FNRS, Damien Hutsemékers travaille depuis une dizaine d'années au sein du prestigieux Institut d'Astrophysique de l'Université de Liège. Attaché à l'Equipe de Recherche extragalactique (mirages gravitationnels et quasars), il s'est également intéressé aux étoiles massives, donc très lumineuses. Certaines ont une masse initiale qui peut atteindre 60 à 80 fois celle du Soleil. Ces étoiles massives laissent échapper en permanence de la matière dans l'espace. C'est dans ce cadre qu'il a introduit deux demandes de mission totalisant une dizaine d'heures sur ISO.
" L'intérêt de l'infrarouge dans l'espace, explique-t-il, c'est justement de pouvoir étudier ce rayonnement qui n'est pas visible depuis la Terre du fait de son absorption par l'atmosphère. En ce qui me concerne, c'est la possibilité d'observer la poussière que l'on retrouve partout dans l'Univers.
Cette poussière comporte de fines particules solides de silicate, ou de graphite dont les dimensions sont inférieures au micron (un millionième de mètre ou 0,000 001 mètre), mais c'est forcément un mélange de compositions et de tailles. Elle ne se forme qu'à une certaine distance des étoiles, là où les températures sont suffisamment basses. Très loin de l'étoile, elles rayonnent l'énergie stellaire absorbée dans l'infrarouge lointain, c'est-à-dire dans le domaine d'observation accessible aux instruments d'ISO.
Le premier programme d'observation que j'ai proposé est justement de pouvoir observer les poussières froides autour d'étoiles très massives, telles qu'il s'en trouve dans notre galaxie voisine le Grand Nuage de Magellan.
ISO va me permettre de faire des observations avec une plus grande sensibilité et une meilleure résolution spatiale et donc d'étudier plus loin, dans une autre galaxie, des objets qui n'étaient auparavant observables que dans notre Galaxie. "
L'intérêt de telles observations est évident. En effet, si les poussières observées autour d'une étoile ont été éjectées par elle, si elles en sont donc des résidus, leur analyse permettra de connaître les propriétés de cette même étoile, de préciser son évolution et les mécanismes à l'origine de ses éjections.
" Les étoiles massives, précise Damien Hutsemékers, depuis leur naissance jusqu'à leur mort, éjectent de la matière, un peu plus à certains moments, un peu moins à d'autres, selon les étapes successives de leur vie. Quand elles ont brûlé tout leur hydrogène, il se passe un changement dans leur évolution, et, à ce moment-là, on va observer des éjections de matière beaucoup plus intenses, plus violentes. "
- P.B.: Vous avez proposé un projet. Il a été accepté. Comment les choses se passent-elles après?
- D.H.: " Quand la mission a été acceptée, il restait à l'introduire dans la base de données contenant l'ensemble des observations prévues pour ISO. Cette seconde phase a consisté à intégrer tous les détails de l'observation retenue, les coordonnées précises, le temps d'observation, etc. Le tout a été effectué à l'aide d'un simulateur disponible à l'ESTEC en Hollande. " (NDLR: Centre européen de recherche et de technologie spatiales, l'établissement technique le plus important de l'ESA. Il est établi à Noordwijk.)
- P.B.: Et dans l'espace, comment votre mission s'accomplira-t-elle?
- D.H.: "Au cours des révolutions du satellite, un programme pourra ainsi optimiser l'ensemble des observations. Par exemple, les observations que j'ai demandées ne seront pas faites d'un seul bloc, mais aux moments les plus adéquats, de manière à ce que le télescope change de position le moins possible, ce qui est toujours une énorme perte de temps. Toutes les observations doivent être réalisées dans des conditions optimales.
Il faut préciser qu'il est d'ailleurs possible que certaines observations ne se fassent jamais dans la mesure où il existe pour le satellite des fenêtres de visibilité. Suivant le moment où il sera lancé, certaines parties du ciel ne pourront jamais être observées. Deux périodes de lancement ont été retenues, celle de septembre-octobre 95 et celle de mars-avril 96. Nous avons été obligés de faire des propositions d'observations pour ces deux dates, sachant que l'une d'entre elles ne servira jamais. C'est plus complexe qu'il n'y paraît. "
C'est pour ces mêmes raisons que Damien Hutsemékers a proposé et a obtenu un second projet d'observation. Modeste, il reste plus discret à son sujet. Il est vrai que la priorité de cette seconde mission est plus faible et qu'elle a donc moins de chance d'être réalisée. Cette mission concerne l'observation spectrale des étoiles massives. Cette recherche permettrait une analyse de l'abondance des éléments, là où le vent stellaire a atteint sa vitesse terminale, et ainsi de tester la nucléosynthèse ( ensemble des processus qui conduisent à l'apparition des éléments chimiques constituant la matière de l'Univers) à l'intérieur de l'étoile même.
Et l'astrophysicien liégeois de souligner avec enthousiasme: " Le fait d'étudier ce qu'il y a à l'extérieur de l'étoile, sachant que cela a été formé à l'intérieur puis éjecté à un moment donné, cela nous permet réellement de retracer la vie de l'étoile, de mieux comprendre son fonctionnement et, peut-être, de découvrir des choses tout à fait étonnantes. "
Quant aux retombées possibles, il est évidemment trop tôt pour les évoquer. C'est aussi un autre sujet. Le tout dépendra bien évidemment de la réalisation complète ou partielle de la mission liégeoise. Si résultats il y a, ils auront des retombées immédiates, tant pour Damien Hutsemékers que pour notre Institut d'Astrophysique. Les données obtenues après dépouillement seront l'occasion de nouvelles études, d'effectuer des travaux avec des étudiants, éventuellement dans le cadre de mémoires, de thèses de doctorat.
Il est clair aussi que l'expérience acquise durant cette première mission peut permettre plus tard à notre jeune astrophysicien de concevoir ou de participer à la construction d'un autre instrument et ainsi d'obtenir du temps garanti sur une mission spatiale future.
A l'Institut d'Astrophysique de Liège, rien ne se perd et tout se gagne.
Pierre Bastin
(Cet article a été publié dans la revue "Le Ciel", bulletin de la Société astronomique de Liège, de septembre 1995.)