Images des premiers tests de mise en service d'Euclid !

31 juillet 2023

Les deux instruments d'Euclid ont capturé leurs premières images de test. Ces résultats fascinants indiquent que le télescope spatial atteindra les objectifs scientifiques pour lesquels il a été conçu, et peut-être bien plus encore.

figure 1. image brute d'un CCD après un peu moins de 10 min d'exposition (566 secondes)!
VIS comporte 36 détecteurs CCD, et chaque CCD de 16 millions de pixels, est divisé en quatre quarts.
Credits: © ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, CC BY-SA 3.0 IGO

Le satellite Euclid, lancé de Cap Canaveral le 1er juillet, voyage pour atteindre son orbite au deuxième point de Lagrange qu’il devrait atteindre début août. Ce temps de transit a été mis à profit pour mettre Euclid en service, en vérifiant les services du satellite tels que les communications, l'alimentation et le pointage, puis les deux instruments VIS et NISP, ainsi que le réglage de la mise au point du télescope. Les équipes chargées des instruments viennent de publier les premières images "brutes" (sans traitement) pour marquer la réussite de la mise en service des instruments.

Marc Sauvage (astrophysicien au DAp/Irfu et un des deux représentants francais au conseil du consortium d'Euclid) :"Ces images correspondent parfaitement à ce que nous avions simulé, mais dans une simulation on sait que tout ce qu’on voit à été mis là exprès, donc d’une certaine façon c’est sans surprise. Là, tout ce qu’on voit est réel, rien de ce qu’on voit n’était connu à ce niveau de détail, ça nous donne envie de regarder dans tous les coins, d’agrandir tout pour voir le plus de détails possibles. Et comme il y a énormément de détails rien que sur ces deux images, ça en devient vertigineux!"

Michel Berthé (chef de projet Euclid au DAp/Irfu): « Je suis réellement émerveillé par la beauté de ces images et la quantité d’information que l’on peut y trouver. Nous ne sommes qu’au tout début de l’analyse de ces premiers résultats mais ceux-ci sont déjà très prometteurs.

Toutes les équipes du CEA qui ont travaillé depuis plus de 10 ans à le conception, la réalisation et aux essais des éléments que nous avons fournis pour les 2 instruments VIS et NISP sont particulièrement fières ce ces premiers résultats qui démontrent le fonctionnement nominal de nos fournitures ainsi que de l’ensemble du satellite »

Les premières images de l'instrument VIS

La figure 1 (un seul détecteur) montre des étoiles, des amas d'étoiles et des galaxies. Toutes les étoiles présentent six pics dus aux effets de diffraction dans le télescope. L'image contient plusieurs grandes galaxies, en bas à droite, mais aussi d'autres galaxies en bordure de l'image dans les autres quarts du détecteur. Parmi la myriade d'objets moins lumineux, beaucoup, voire la plupart, sont des galaxies lointaines peu lumineuses qui sont suffisamment petites pour ressembler à des étoiles. Ce sont ces galaxies dont les formes seront mesurées pour fournir une grande partie des informations sur la matière noire et l'énergie noire.

figure 2. Images des premiers tests de mise en service d'Euclid, montrant une image prise par l'instrument VIS (lumière visible). Le plan focal complet du VIS, composé de 36 détecteurs, est représenté à gauche, et un détecteur à plus haute résolution à droite.
Credits: © ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, CC BY-SA 3.0 IGO

On observe aussi des traînées de particules (principalement des protons) qui frappent les détecteurs après avoir voyagé dans l'espace, ainsi que trois fantômes en forme de beignet causés par des réflexions dans le système optique d'Euclid. L'image est présentée à l'état brut, sans aucun traitement. La durée d'exposition est de 566 secondes, soit un peu moins de 10 minutes, et le nombre considérable d'étoiles et de galaxies minuscules indique que le VIS atteint le niveau de sensibilité élevé requis.

La figure 2 montre la mosaïque complète des 36 détecteurs. Tous les détecteurs étant exposés simultanément, chaque image VIS pèse 1,2 GByte

Les premières images de l'instrument NISP

Pour l'instrument infrarouge, le spectro-imageur NISP, l’Irfu a fourni les cryomoteurs des mécanismes fonctionnant à très basse température avec une haute précision qui font tourner les roues, qui permettent de passer du mode photométrique au mode spectroscopique.

Jean-Christophe Barrière (ingénieur en instrumentation au DIS/Irfu) « Après l’excitation du lancement de la fusée Falcon9, nous étions très impatients de voir les premières images. Les trois semaines de test intensifs menés depuis début juillet montrent qu’Euclid se comporte très bien et nos mécanismes fonctionnent parfaitement. Nous pouvons être fiers de ce qui a été accompli et passer la main aux scientifiques pour exploiter les données des instruments. »

NISP, conçu pour faire des mesures de distances afin de reconstituer une carte 3D de l’univers, peut réaliser des images à la fois en photométrie et en spectroscopie. La figure 3 est une image des 16 détecteurs composant le plan focal de l’instrument, produite par une seule pose de 100s. Les images arrivent en noir et blanc mais pour faciliter la visualisation, elles ont ici été colorisées en rouge. L’image en photométrie est similaire à celle du VIS, mais prise à travers un des trois filtres de lumière que comporte le NISP (ici entre 950 nm et 1192 nm). Il ne s’agit pas de la même région du ciel que celle de VIS mais on y retrouve certains types d’objets astronomiques telles que des étoiles, des galaxies dont une spirale très marquée en haut à gauche.

Figure 3: Images des premiers tests de mise en service d'Euclid, montrant une image prise par l'instrument NISP (lumière proche infrarouge). Le plan focal complet de NISP, composé de 16 détecteurs, est représenté à gauche, et une partie d'un détecteur à plus haute résolution à droite.
Credits: © ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, CC BY-SA 3.0 IGO

Figure 4: image d'un détecteur (sur les 16) de l'instrument NISP dans son mode de spectroscopie sans fente.
Credits: © ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, CC BY-SA 3.0 IGO

La figure 4 est une image de NISP en spectroscopie, prise à travers un objet dispersif, un grism, ici un grism rouge couvrant à peu près le même domaine de longueur d’onde que le filtre. Tous les objets que l’on voit sur l’image 2 en photométrie sont dispersés en un spectre de lumière. Ainsi, chaque trait vertical de l'image 4 correspond à un objet de l'image 3.

Comme pour les images de VIS, les images du NISP n’ont subi aucun traitement et comportent des effets qui devront être nettoyés dans la chaîne de traitement développé par le segment sol.

Au cours des prochains mois, la periode de tests et de vérifications nécessaires continue. À la fin de cette phase de mise en service et de vérification des performances, l'ESA publiera alors une nouvelle série d'images pour montrer ce dont la mission est capable et le relevé d'Euclid pour la science commencera...

Contacts DAp/Irfu: Marc Sauvage, Michel Berthé

vidéo sur la chaine youtube Euclid-France sur ces premières lumières du satellite Euclid