Design du télescope PRIMA
Crédits : NASA-JPL-Caltech
La NASA vient de sélectionner le projet PRIMA (The PRObe for Infrared Mission for Astrophysics) pour une étude de phase A, parmi une dizaine de propositions. Cette phase d’étude, qui durera un an, permettra d’évaluer en profondeur le projet avant la décision finale. Si PRIMA est retenu, la NASA allouera un budget d’un milliard de dollars pour son développement, avec un lancement prévu en 2031.
PRIMA est un télescope conçu pour observer l’infrarouge lointain, ce qui offrira des réponses sur l’origine et l’évolution des planètes, des trous noirs supermassifs, des étoiles et de la poussière cosmique.
La France joue un rôle majeur dans cette mission, notamment grâce à la participation du CNES, du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) et du CEA, qui collaborent au développement de l'un des instruments clés du projet, l’imageur PRIMAger. Sur le plan européen, le projet bénéficie également du soutien du SRON (Pays-Bas) ainsi que d'instituts en Italie et au Royaume-Uni (Cardiff), renforçant ainsi la dimension internationale de l'équipe.
Description de la mission PRIMA
Le projet PRIMA est un observatoire spatial innovant doté d'un télescope de 1,8 mètre, conçu pour étudier les longueurs d'onde de l'infrarouge lointain. Il comble ainsi le fossé entre les observatoires infrarouges existants, tels que le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA, et les radiotélescopes au sol.
Le projet repose sur deux instruments scientifiques majeurs :
- FIRESS (Far InfraRed Spectrometer System), un spectromètre ultra-sensible couvrant une gamme de 25 à 80 microns, capable de spectroscopie à basse résolution (R~200) pour des observations larges et à moyenne résolution (R~5000) pour des études plus détaillées. Développé par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) à Pasadena, cet instrument permettra d'observer des phénomènes cosmiques avec une grande précision.
- PRIMAger, un imageur/polarimètre spectrophotométrique multi-bande optimisé pour les longueurs d'onde entre 25 et 300 microns. Il offrira deux bandes : la première, hyperspectrale (25-80 microns, R~10), et la deuxième, incluant des capacités polarimétriques (80-300 microns). Ce développement est le fruit d'une collaboration internationale réunissant le LAM, le CEA (sites de Paris-Saclay et Grenoble), ainsi que le SRON (Pays-Bas).
Fonctionnant dans l’infrarouge lointain, la réussite de PRIMA repose sur des technologies avancées en cryogénie (température de fonctionnement à 4,5 K), permettant des observations d'une sensibilité exceptionnelle.
Description de la mission PRIMA
Crédits : NASA-JPL-Caltech
Les objectifs scientifiques de la mission PRIMA
Crédits : NASA-JPL-Caltech
Objectifs de la mission PRIMA
Les objectifs scientifiques de PRIMA sont vastes et incluent :
- La coévolution des galaxies et des trous noirs supermassifs à travers l'observation en infrarouge des processus dynamiques qui les lient.
- L'étude de la formation des premiers éléments lourds et des grains de poussière dans l'univers primitif, apportant des informations cruciales sur l'évolution chimique de l'univers.
- L'analyse des disques proto-planétaires, permettant de déterminer les abondances chimiques et de comparer ces données avec les atmosphères des exoplanètes, afin de mieux comprendre le rôle de l'eau et d'autres composés dans la formation des planètes.
- L'étude des petits corps du système solaire, en particulier les objets de la ceinture de Kuiper, pour lesquels PRIMA permettra d'observer des tailles comprises entre 35 et 80 km, inaccessibles aux précédentes missions comme Spitzer ou Herschel.
- Réalisation d’un relevé hyperspectral complet du ciel, grâce à PRIMAger. Si ce relevé est mené à bien dans le cadre du temps d'observation ouvert, prévu sur une période d'un an (sur les cinq ans de la durée de vie de PRIMA), il constituera une base de données inédite, apportant des informations essentielles pour la communauté astronomique mondiale.
Prochaines étapes du projet
La prochaine étape clé pour l'équipe PRIMA sera la sélection définitive du projet par la NASA, prévue en 2026. Si PRIMA est retenu, l'instrument PRIMAger, auquel la France participe, sera livré au Jet Propulsion Laboratory (JPL) d'ici fin 2029. Le lancement de la mission est quant à lui programmé pour mars 2031.
Contact CEA Paris-Saclay : Marc SAUVAGE
Contact CEA Grenoble : Ivan CHARLES & Thomas PROUVE
Pour aller plus loin : Site internet du projet
• Thèmes de recherche du Service d'astrophysique › Instrumentation Structure et évolution de l'Univers
• Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Irfu) • Le Département d'Astrophysique (DAp) // UMR AIM
