Il ne reste que deux candidats en lice, sur huit, à l'appel à projet de la Nasa ! Le projet international Prima « Probe far-IR Mission for Astrophysics » est l'un d'eux et va lancer pendant un an une étude de phase A afin d'obtenir la validation définitive. Son objectif est de lancer un observatoire spatial de détection des rayons infrarouges lointains. Pour cela, il emportera l'imageur polarimètre PRIMAger, développé par une collaboration de laboratoires européens dont ceux des instituts Irfu et Irig du CEA. Il sera accompagné par un spectrophotomètre ultra-sensible développé au JET Propulsion Laboratory (Pasadena) pour équiper un télescope de 1,8 m.
Ces instruments reposent en partie sur des technologies avancées en cryogénie (température de fonctionnement à 4,5 k), ce qui leur offrent une sensibilité exceptionnelle ainsi qu'un spectre infrarouge lointain complet sans équivalent actuel.
Tester les modèles sur trois grandes thématiques astrophysiques
L'objectif de Prima est de faire progresser les connaissances sur trois thématiques :
- -La formation des planètes et de leur atmosphère. Les observatoires actuels peinent à obtenir certaines données essentielles à la compréhension des mécanismes de formation des planètes. Prima analysera les disques de gaz et de poussières dans lesquels se forment les protoplanètes. L'objectif étant de recueillir de nouvelles données sur la composition des poussières, sur certains éléments (monoxyde de carbone, eau, oxygène, carbone) ainsi que sur les masses mises en jeu dans ces systèmes.
- - L'évolution des trous noirs et galaxies au cours du temps. Les astrophysiciens ont établi différents modèles quant à la relation entre la masse d'une galaxie stellaire et celle de son trou noir central. Une spectroscopie détaillée permettra de récupérer des données fiables sur la vitesse d'accrétion des trous noirs, le taux de formation des étoiles et la quantité de flux sortant des galaxies. Ces données seront essentielles pour tester les différents modèles. La sensibilité des appareils permettra aussi de remonter jusqu'au midi cosmique, période qui fut l'apogée de la formation des étoiles et de la croissance des trous noirs, il y a entre 3 et 9 milliard d'années.
- - L'apparition des métaux lourds et éléments à l'origine de la vie dans l'univers. Les premiers éléments apparus après le big bang sont l'hydrogène, l'hélium et le lithium. Ce n'est qu'avec l'apparition des premières étoiles que sont apparus les éléments nécessaires à la vie comme le carbone et l'oxygène ainsi que les métaux. Le polarimètre et le spectrophotomètre de Prima seront capables d'analyser les émissions de ces poussières et des phases gazeuses des éléments lourds. La combinaison de ces données permettra de tester certaines théories sur leur formation dans l'univers.