Depuis deux décennies, lorsque l'univers à haute énergie appelle, l'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA répond. Mais aujourd’hui, le mandat scientifique du vaisseau spatial touche à sa fin, juste au moment où ses compétences pourraient être plus précieuses que jamais. Le vaisseau spatial Swift tombe de manière incontrôlable, destiné à brûler dans l'atmosphère terrestre en quelques jours seulement.
Le télescope lancé en 2004, conçu pour révéler les secrets des sursauts gamma. Ces explosions sont les plus puissantes que les scientifiques aient jamais vues, mais elles s’estompent souvent avant que les télescopes précédents puissent réagir. Swift tire son nom de sa capacité à se rendre au travail lorsqu'un flash se déclenche. Ce talent a à la fois éclairé ces éclairs insaisissables et fait de l’observatoire une pierre angulaire de l’astronomie moderne bien plus longtemps que les scientifiques ne l’auraient jamais imaginé.
« Cette mission a été conçue pour durer deux ans », explique l'astrophysicien Brad Cenko du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. « Nous approchons de la 22e année. Nous sommes très chanceux d'avoir eu l'opportunité de faire tout ce que nous avons. »
Au fil des décennies, le vaisseau spatial a perdu environ la moitié de son altitude d’origine en percutant constamment les molécules de l’atmosphère. Ces minuscules impacts ont infiniment ralenti l’observatoire, le rapprochant de la Terre. L'activité relativement élevée du Soleil ces dernières années a accéléré le processus, laissant le vaisseau spatial incapable de continuer jusque dans les années 2030 comme l'espéraient les ingénieurs. Un vaisseau spatial commandé par la NASA pour mettre Swift hors de danger a été lancé début juillet, mais fin août, des problèmes techniques ont rendu impossible une tentative de relance.
Swift est voué à l’échec – rien n’étant prévu pour remplacer ses capacités uniques.
Aperçu des rayons gamma
Lorsque les scientifiques ont imaginé la mission Swift, l’énergie massive et la nature insaisissable des sursauts gamma en ont fait l’un des phénomènes les plus alléchants. Les astronomes voulaient désespérément comprendre comment ils fonctionnaient.
Swift était équipé de trois instruments. Son télescope Burst Alert a permis aux scientifiques de surveiller les émissions de rayons gamma provenant de la moitié du ciel visible, avec la résolution nécessaire pour déterminer d'où vient la lumière. Le vaisseau spatial agile pourrait alors se balancer lui-même et ses autres instruments – l’un réglé sur les rayons X et l’autre sur la lumière visible et ultraviolette – pour donner rapidement aux scientifiques une vue d’une partie du ciel à travers une bande de types de lumière. C’était une combinaison qui ne ressemblait à aucun observatoire avant ou depuis.
« C'est un télescope tellement unique », déclare l'astrophysicien Wen-fai Fong de l'Université Northwestern à Evanston, dans l'Illinois, qui ne fait pas partie de l'équipe de mission. « Il possède toutes ces vues de l'univers, le tout dans un seul observatoire, ce qui en soi est rare, mais il peut également pointer rapidement n'importe lequel de ces instruments. »
La liste des réalisations de Swift témoigne de la puissance de cette recette. « Presque immédiatement après le lancement, Swift a commencé à découvrir des choses », explique l'astrophysicienne Lynn Cominsky de la Sonoma State University à Rohnert Park, en Californie. Ce n'est pas une exagération : une observation record, prise juste un mois après le lancement, a révélé que les cadavres stellaires dotés de puissants champs magnétiques subissaient des explosions qui créent une sorte distincte de signature de rayons gamma.
Cette observation va à l’encontre de la catégorisation actuelle des sursauts gamma par les scientifiques. Avant Swift, les rafales se répartissaient en deux catégories. Les longs sursauts gamma duraient plusieurs minutes et les scientifiques pensaient qu'ils provenaient d'étoiles explosives déclenchant des supernovae. En revanche, les sursauts gamma courts duraient moins de deux secondes et étaient censés provenir de la fusion d'étoiles à neutrons, les restes ultradenses d'une étoile suffisamment grande pour exploser mais trop petite pour créer un trou noir.
Swift a confirmé cette esquisse de base, mais l'a également compliquée en trouvant des rafales qui ne cadraient pas clairement avec ce binaire. « Plus vous obtenez de données, plus vous êtes confus », explique Cominsky. Parmi les autres sursauts notables observés par le télescope, citons le plus brillant (sursaut gamma) de tous les temps, surnommé BOAT, les photons à la plus haute énergie provenant d'un tel sursaut, et plusieurs prétendants au titre d'éclatement le plus éloigné.
Notamment, toutes les données de Swift étaient immédiatement publiques, alors même que les scientifiques de l'équipe travaillaient toujours pour comprendre ce que le télescope avait vu. «C'était très nouveau», dit Fong, attribuant à la mission le mérite d'avoir inspiré d'autres équipes d'observatoires à emboîter le pas.
Au-delà des rayons gamma
Lorsque d'autres astronomes ont entendu parler des travaux de Swift, ils ont réalisé à quel point l'observatoire pouvait également être puissant pour leurs propres intérêts. Au fur et à mesure que le mandat de Swift avançait, les astronomes ont commencé à demander à emprunter l'agile observatoire pour étudier toute une gamme d'objets changeant dans le ciel.
« Avec les scientifiques, si vous leur donnez un outil pour faire quelque chose, ils découvriront d'autres choses que vous pouvez faire avec cet outil », explique l'astrophysicien Phil Evans de l'Université de Leicester en Angleterre. Au cours de ses dernières années, Swift a observé entre cinq et dix « cibles d’opportunité » la plupart du temps, totalisant des centaines, voire des milliers par an.
Ses collaborations les plus révolutionnaires ont peut-être été des partenariats avec des observatoires recherchant des neutrinos fantomatiques qui se déplacent presque aussi vite que la lumière mais n'interagissent pas souvent, et des ondes gravitationnelles, les ondulations dans l'espace-temps déclenchées par des objets massifs. En 2017, Swift a participé à des découvertes consécutives : l'explosion unique provoquée par la fusion de deux étoiles à neutrons, puis le premier neutrino remontant à son origine.
Depuis lors, tous les efforts visant à observer la lumière associée à un signal de neutrino ou d’onde gravitationnelle ont échoué. « Nous avons eu ces deux-là très proches l'un de l'autre, puis plus rien depuis », dit Evans. « Ce qui est frustrant, mais aussi plutôt amusant. »
Une grande finale
Une série d'observatoires actuels et futurs pourront reprendre une partie du travail de Swift, mais pas la totalité. Même pendant les six mois de cette année, lorsque Swift a suspendu ses opérations pour se préparer à la tentative de boost, les scientifiques ont ressenti sa perte, explique l'astrophysicienne Judith Racusin de la NASA Goddard. Racusin a travaillé avec Swift au cours de ses premières années avant de se concentrer sur le télescope spatial Fermi Gamma-ray de la NASA, lancé en 2008 mais qui possède des atouts différents de ceux de son collègue. « Nous allons rater quelque chose », dit-elle à propos de la perte de Swift. « Pas seulement sur les événements courants que nous connaissons par milliers, mais aussi sur les événements vraiment rares et inhabituels, qui sont souvent ceux dont nous apprenons le plus. »
Le personnel de la mission a demandé à Swift d'approfondir autant de sciences que possible à l'approche de sa disparition. Après l'annulation de la tentative de boost, l'équipe a rallumé les instruments de Swift pour un chant du cygne scientifique. Cela comprenait des observations techniques pour garantir l'utilité de toutes ses données récentes, ainsi que des observations indirectes de l'atmosphère terrestre à des altitudes inférieures à celles que de nombreux engins spatiaux sont capables de supporter. Swift a même aperçu une comète au cours de ses dernières semaines.
Et bien sûr, il y a eu des sursauts gamma. Une explosion particulièrement intrigante s'est produite fin septembre et était plutôt lointaine mais remarquablement énergique.
« Cela ressemble un peu au dernier hourra de Swift », dit Racusin à propos de l'événement. « C'est une rafale que nous étudierons pendant un certain temps, donc je suis vraiment heureux que nous ayons obtenu des données Swift pendant que nous le pouvions. »
