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Hervé Aussel : Mesurer le ciel extragalactique

Portraits de chercheurs Article publié le 26 novembre 2020 , mis à jour le 02 décembre 2020

Hervé Aussel est chercheur au laboratoire Astrophysique, instrumentation, modélisation (AIM - Université Paris-Saclay, CNRS, CEA, Université de Paris). À partir de la multitude de données récoltées par les plus grands télescopes du monde, ce chercheur s’est spécialisé dans l’étude de la formation des galaxies. Avec EUCLID, le télescope de dernière génération de l’Agence spatiale européenne (ESA), il s’apprête à mesurer la taille du ciel.

 

Diplômé de Centrale Paris en 1993, Hervé Aussel décide de poursuivre sa formation par une thèse à l’Université Paris-Sud, pour faire de la recherche fondamentale. « Je voulais comprendre comment les choses fonctionnent. Durant mes études d’ingénieur, les stages de recherche réalisés chez les industriels m’ont plu, mais je restais frustré de ne pas aller au-delà du dépôt de brevet. » Sa passion pour l’astrophysique lui dicte sa voie : il soutient sa thèse à l’Observatoire de Paris, déjà hébergé par ce qui deviendra le laboratoire Astrophysique, instrumentation, modélisation (AIM - Université Paris-Saclay, CNRS, CEA, Université de Paris). Après un post-doc à l’Observatoire de Padoue, en Italie, il démarre une nouvelle aventure à Hawaï, « un des meilleurs sites au monde pour faire de la cosmologie observationnelle, car l’université d’Hawaï a la chance de disposer de 15 % du temps d’observation de chacun des télescopes qui sont sur le Mauna Kea ».

Avec le Chili, Hawaï fait partie des lieux privilégiés d’observation. On y trouve notamment les deux Keck (USA), le Subaru (Japon) et même un télescope français, le Canada-France-Hawai-Télescope. Une période bénie pour le jeune chercheur, qui restera sur l’île pendant quatre ans. Il réalise de l’observation, de la prise et de l’analyse de données, travaillant à l’Institut d’astronomie avec le James Clerk Maxwell Telescope, puis avec Pan-STARRS à l’Université d’Hawaï. De retour en France, Hervé Aussel est recruté par le CNRS en 2004 au laboratoire AIM.

 

Dernières révélations

Le chercheur croise les données d’observation des galaxies issues d’une dizaine de télescopes dans le monde, qui utilisent différentes longueurs d’ondes du visible et de l’infrarouge, pour observer simultanément ce qui est visible (poussières, gaz…) et invisible (matière noire). « Lors du lancement du télescope ISO (Infrared Space Observatory) développé par l’ESA dans les années 90, l’utilisation de l’infrarouge moyen nous a permis de mesurer les taux de formation d’étoiles dans des galaxies qu’on ne voyait pas auparavant. » Grâce au développement des moyens d’observation et aux nouvelles potentialités technologiques, le chercheur, avec d’autres, mesure plus précisément la quantité de gaz et de poussières de ces galaxies. 

Progressivement, ils remettent en cause ce qui était établi il y a encore vingt ans. « Lors de ces évènements, le gaz qu’elles contiennent est fortement comprimé, ce qui donne naissance à de véritables flambées de formation d’étoiles. On avait coutume d’interpréter la grande luminosité en infrarouge de certaines galaxies comme la signature de l’existence de deux galaxies en cours de collision. Or, depuis ma thèse et les projets que j’ai menés entre-temps, en utilisant successivement les missions ISO, Spitzer puis Herschel, j’ai découvert qu’il s’agissait en réalité de galaxies tout à fait « normales ». Leur importante formation d’étoiles est due à leur extrême richesse en gaz et il n’est pas nécessaire d’invoquer des fusions de galaxies, qui ne seraient pas assez nombreuses pour expliquer le phénomène. » 

 

Euclid : au fond de l’Univers

Artist views of the Euclid Satellite
Artist views of the Euclid Satellite © ESA

Depuis fin 2016, Hervé Aussel s’implique dans la mission spatiale de l’ESA Euclid, du nom du télescope qui mesurera, à partir de fin 2022, les paramètres fondamentaux de l’Univers. Il explorera, de façon très précise, la quantité et la distribution de matière noire dans des échantillons de galaxies. « Auparavant, ces données relevaient de simples simulations. Avec Euclid, nous allons vraiment pouvoir les mesurer. » Le chercheur a dû s’adapter à de nouvelles techniques observationnelles et est devenu le « responsable scientifique du segment sol ». Sa mission consiste à s’assurer que l’analyse des données Euclid permettra d’atteindre les objectifs scientifiques de la mission. 

 

Héritiers de Méchain et Delambre

Avec les deux instruments d’Euclid, les quelque 1 400 chercheurs de la mission vont s’attacher à confirmer la théorie de la relativité générale d’Einstein et qu’elle décrit bien la gravitation à très grande échelle. « C’est un projet particulièrement challengeant, sourit Hervé Aussel. Grâce à Euclid, nous allons mesurer la courbure de l’Univers, un peu comme Méchain et Delambre ont mesuré le rayon de courbure de la Terre pendant la Révolution française. Et nous allons le faire pour plusieurs époques. Ceci va nous aider à déduire la quantité d’énergie noire dans l’Univers et sa variation au cours du temps. »

 

Mesurer 15 000 degrés carrés de ciel

La qualité des mesures récoltées sera telle, que les chercheurs pourront remonter jusqu’à la moitié de l’âge de l’Univers, soit environ sept milliards d’années. Grâce à l’imagerie optique, ils mesureront, avec une extrême précision, la forme des galaxies. « La masse existante entre la galaxie et nous va très légèrement déformer les rayons lumineux, c’est ce qu’on appelle le cisaillement gravitationnel. Si l’on connaît la forme des galaxies à priori, on peut alors déterminer la quantité de masse qui se loge entre la galaxie observée et nous », explique Hervé Aussel. « Ces observations seront faites avec la même résolution d’images que le télescope Hubble de la NASA, mais sur 15 000 deg2 au lieu de la centaine de degrés carrés observés par ce télescope, soit l’ensemble du ciel extragalactique », se réjouit l’astrophysicien.  

Hervé Aussel a reçu le prix du consortium d’Euclid et le prix Daniel Guinier de la Société française de Physique en 1999 pour sa thèse. « J’ai la chance de comprendre assez facilement les systèmes complexes, une qualité que j’aime mettre au service des grands projets spatiaux. »  Le chercheur est heureux de figurer parmi les chercheurs les plus cités au monde (Highly Cited Scientists). Il le doit à sa participation au projet mondial COSMOS et à son « travail de fond » au sein du consortium Euclid. 

« Je fais ce métier pour essayer de comprendre l’Univers dans lequel je vis. L’impact sociétal de l’astrophysique est peut-être égal à zéro, mais je considère que c’est important de faire rêver les gens », conclut Hervé Aussel.

 

Hervé Aussel