Chaque jour, quelque part dans l'univers, une étoile meurt. "Certaines disparaissent sans qu'on s'en aperçoive. Mais quand les plus grandes étoiles (qui font 15 à 50 fois la masse du Soleil) arrivent en fin de vie, un trou noir se forme au cœur de l'astre. L'énergie dissipée lors de l'effondrement tombe à l'intérieur du trou noir en cinq à 15 secondes et un grand flash surgit", vulgarise Jean-Luc Atteia, directeur scientifique de l'instrument Eclairs.

Les explosions les plus puissantes de l'univers

L'expert vient de décrire un exemple de sursauts gamma qui forment les explosions les plus puissantes de l'univers. Pour comprendre encore mieux ce phénomène atypique, le Cnes et l'agence spatiale chinoise vont envoyer en orbite à 600 km au-dessus de la Terre un satellite qui aura pour mission d'observer les sursauts gamma. Le nom de code de la mission est Svom (Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor).

Depuis Toulouse, les équipes du Cnes et de l'Irap (Institut de recherche en astrophysique et planétologie) conçoivent l'instrument Eclairs, un télescope qui sera chargé de localiser ces grands flash lumineux. L'engin enverra la position du sursaut gamma au satellite qui se repositionnera pour l'observer à l'aide d'un autre télescope (MXT) également embarqué en orbite.

"Le phénomène pourra également être contemplé en même temps depuis le sol. Dans le cadre de la mission, un télescope français sera positionné au Mexique et un autre sera installé en Chine", indique François Gonzalez, le chef de projet.

La mission prévoit de faire découvrir les sursauts gamma également aux astronomes amateurs via le réseau Grandma. "Les alertes envoyées au sol seront distribuées dans les observatoires du monde entier. Le phénomène pourra être visible par exemple dans la demie-heure pour ceux qui disposent d'un télescope de 25 cm et et jusqu'à la nuit suivante pour ceux qui possède un appareil de 10 mètres", poursuit François Gonzales.

Mieux connaître la jeunesse de l'univers

L'étude des sursauts gamma pourrait surtout faire avancer la connaissance des premiers temps de l'univers.

"Le Big bang a eu lieu il y a 13,6 milliards d'années. Et le premier sursaut gamma a eu lieu 600 millions d'années plus tard. Avec ce télescope, nous pouvons remonter dans le temps et observer des étoiles entre 5 et 13 milliards d'années en arrière", pointe Jean-Luc Atteia.

L'instrument toulousain servira aussi à capter des trous noirs très lointains ou des étoiles à neutrons. La mission va également aider à mieux connaître les ondes gravitationnelles, ces secousses de l'espace-temps, dont l'existence qui avait été prédite par Albert Einstein, n'a été confirmée qu'en 2016. "Avec le télescope nous allons pouvoir détecter le coeur des ondes gravitationnelles", signale François Gonzalez.

Deux grandes révolutions de l'astronomie

Plus généralement, pour le directeur scientifique de l'instrument, Jean-Luc Atteia, cette mission accompagne "les deux grandes révolutions de l'astronomie actuelle".

"La première révolution est celle de l'observation d'un ciel transitoire. L'astronomie traditionnelle s'est concentrée sur l'étude d'un ciel considéré comme immuable. Ensuite, elle s'est intéressée à capter les comètes ou les météorites (qui sont visibles pendant plusieurs jours voire plusieurs semaines, ndlr). Désormais, elle s'intéresse à des objets visibles de manière beaucoup plus transitoire comme les sursauts gamma.

L'autre grande révolution est celle d'une astronomie multi-messagers, en s'appuyant sur divers signaux en provenance de l'espace. Auparavant, on se basait uniquement sur les rayons électromagnétiques. Mais aujourd'hui, on tient compte aussi par exemple des ondes gravitationnelles."

L'instrument Eclairs sera livré à la Chine fin 2021 pour un lancement programmé en juin 2022.