Télescope Nancy Grace Roman : explorer l’Univers sombre et découvrir de nouvelles exoplanètes
Le télescope spatial Nancy Grace Roman est l’un des grands observatoires de la NASA consacrés à l’étude de l’Univers. Avec son immense champ de vision, sa caméra de 300 mégapixels et son coronographe expérimental, il doit notamment aider les astronomes à mieux comprendre l’énergie noire et la matière noire, étudier l’évolution des galaxies et dresser un nouveau recensement des exoplanètes de notre galaxie.
Doté d’un miroir de 2,4 mètres, soit le même diamètre que celui du télescope spatial Hubble, Roman a pourtant été conçu avec une philosophie très différente. Sa grande force sera de pouvoir observer de vastes portions du ciel avec une résolution comparable à celle de Hubble, transformant l’observatoire en une formidable machine à cartographier le cosmos.
Lancé le 30 août 2026 depuis le Kennedy Space Center à bord d’une Falcon Heavy de SpaceX, Nancy Grace Roman doit rejoindre une orbite autour du point de Lagrange L2, situé à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre.
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— SpaceX (@SpaceX) August 30, 2026
Nancy Grace Roman, un télescope conçu pour observer l’Univers à grande échelle
Le télescope Roman possède un miroir primaire de 2,4 mètres de diamètre. Cette dimension est identique à celle du miroir de Hubble, mais les technologies employées sont beaucoup plus récentes : le miroir primaire de Roman ne pèse que 186 kg. Une fois entièrement déployé, l’observatoire mesure environ 12,7 mètres de long pour 4,4 mètres de large.
Roman observera principalement l’Univers dans le visible et le proche infrarouge. Il embarque deux instruments très différents : le Wide Field Instrument (WFI), qui constitue son principal outil scientifique, et le Coronagraph Instrument, un démonstrateur technologique destiné notamment à perfectionner les techniques permettant d’observer directement des exoplanètes.
Le télescope porte le nom de Nancy Grace Roman, première astronome en chef de la NASA. Elle joua un rôle majeur dans le développement de l’astronomie spatiale américaine et notamment dans l’émergence du projet qui allait devenir Hubble, ce qui lui valut le surnom de « mère de Hubble ».
Un champ de vision qui change la manière d’observer l’Univers
La caractéristique essentielle de Roman est son immense champ de vision. Hubble est capable de produire des images extrêmement détaillées, mais sur des portions relativement réduites du ciel. Roman pourra obtenir une résolution comparable tout en observant en une seule fois une surface environ 100 fois plus importante que celle couverte par la caméra infrarouge Wide Field Camera 3 de Hubble.
Une seule observation réalisée avec son instrument principal couvrira ainsi une zone du ciel supérieure à la taille apparente de la pleine Lune. Cette différence change complètement l’échelle des observations astronomiques.
Roman pourra réaliser certains grands relevés du ciel jusqu’à 1 000 fois plus rapidement que Hubble, tout en conservant une sensibilité et une résolution infrarouge similaires.
Une comparaison permet de comprendre facilement cette différence : si Hubble excelle à photographier les arbres, Roman pourra photographier toute la forêt tout en continuant à distinguer les arbres.
Cette capacité permettra aux astronomes de ne plus seulement étudier quelques objets individuellement, mais de constituer d’immenses catalogues contenant des millions de galaxies, d’étoiles, de supernovae et d’autres phénomènes cosmiques.
Le Wide Field Instrument : une caméra de 300 mégapixels pour cartographier le cosmos
Le Wide Field Instrument, ou WFI, sera le principal instrument scientifique du télescope.
Il s’agit à la fois d’une gigantesque caméra astronomique et d’un instrument capable d’effectuer de la spectroscopie afin d’obtenir des informations supplémentaires sur les objets observés.
Son plan focal est composé de 18 détecteurs totalisant environ 300 millions de pixels. Son champ de vision atteint environ 0,281 degré carré.
Le WFI dispose de plusieurs filtres et de dispositifs permettant de réaliser de la spectroscopie sans fente. Roman pourra ainsi photographier les objets célestes, mais également analyser leur lumière pour déterminer certaines de leurs propriétés et mesurer notamment la distance de très nombreuses galaxies.
L’intérêt principal du WFI réside dans sa capacité à effectuer ces observations simultanément sur des régions extrêmement vastes.
Au lieu d’étudier une galaxie ou une étoile à la fois, Roman pourra réaliser de gigantesques relevés systématiques du ciel et observer des milliards d’objets cosmiques au cours de sa mission.
Cette capacité constitue le cœur du concept scientifique de Roman : appliquer la qualité d’observation d’un grand télescope spatial à des populations gigantesques d’objets.
Le Coronagraph Instrument : une étape vers l’observation de planètes semblables à la Terre
Le second instrument de Roman poursuit un objectif très différent.
Le Coronagraph Instrument doit démontrer plusieurs technologies permettant d’observer directement certaines planètes situées autour d’autres étoiles.
Photographier une exoplanète constitue un défi considérable. Une étoile est énormément plus lumineuse que les planètes qui l’entourent et, vues depuis la Terre, celles-ci apparaissent extrêmement proches de leur étoile. Leur faible lumière est donc noyée dans l’éclat stellaire.
Le principe du coronographe consiste à bloquer la lumière de l’étoile avec une très grande précision afin de révéler les objets beaucoup moins lumineux qui se trouvent à proximité.
L’instrument de Roman combine notamment des masques coronographiques et des miroirs déformables capables d’effectuer des corrections extrêmement fines afin de contrôler la lumière parasite. Il est toutefois important de préciser que le coronographe de Roman est avant tout un démonstrateur technologique. Sa mission n’est pas de réaliser un vaste recensement d’exoplanètes par imagerie directe.
Roman doit plutôt démontrer dans l’espace que ces technologies peuvent atteindre les performances nécessaires pour observer directement des planètes beaucoup moins lumineuses que leur étoile.
Ces techniques pourraient ensuite être utilisées et perfectionnées sur de futurs observatoires. Elles constituent notamment une étape vers le projet Habitable Worlds Observatory, envisagé par la NASA pour rechercher et étudier directement des planètes potentiellement habitables autour d’étoiles proches.
Roman pourrait donc contribuer indirectement à l’un des grands objectifs de l’astronomie des prochaines décennies : obtenir un jour l’image et le spectre d’une planète semblable à la Terre autour d’une autre étoile.
Comprendre l’énergie noire et la matière noire
L’un des principaux objectifs scientifiques de Roman concerne deux des plus grandes énigmes de la cosmologie moderne : la matière noire et l’énergie noire.
Les observations réalisées depuis la fin du XXe siècle montrent que l’expansion de l’Univers s’accélère. Les astronomes utilisent le terme « énergie noire » pour désigner ce qui pourrait être responsable de cette accélération, mais sa véritable nature demeure inconnue.
La matière noire constitue une autre énigme. Elle n’émet pas directement de lumière et ne peut donc pas être observée comme une étoile ou une galaxie. Son existence est néanmoins révélée par les effets gravitationnels qu’elle exerce sur la matière visible et sur la lumière.
Roman va utiliser son immense champ de vision pour observer de très grandes populations de galaxies et suivre leur répartition à différentes époques de l’histoire de l’Univers. Pour retracer l’histoire de l’expansion cosmique, le télescope combinera plusieurs méthodes complémentaires. Il observera notamment des supernovae de type Ia, cartographiera en trois dimensions la distribution des galaxies et étudiera les amas de galaxies.
Roman mesurera également le lentillage gravitationnel faible. La masse présente entre des galaxies lointaines et l’observateur déforme légèrement la lumière qui nous parvient. En mesurant statistiquement ces minuscules déformations sur des centaines de millions de galaxies, les astronomes pourront reconstruire la manière dont la matière est distribuée dans l’Univers.
Ces différentes méthodes permettront d’étudier simultanément l’évolution de l’expansion de l’Univers et la manière dont les grandes structures cosmiques se sont formées au cours du temps.
Roman pourrait ainsi aider à déterminer si l’accélération cosmique correspond bien à nos modèles actuels de l’énergie noire ou si notre compréhension de la gravitation doit être révisée à l’échelle de l’Univers.
Roman va réaliser un nouveau recensement des exoplanètes
Les exoplanètes constituent l’autre grand domaine scientifique de la mission.
Roman va notamment effectuer un véritable recensement statistique des systèmes planétaires de la Voie lactée grâce à une technique appelée microlentillage gravitationnel.
Le phénomène se produit lorsqu’une étoile passe presque exactement devant une autre étoile plus éloignée. La gravité de l’objet situé au premier plan agit alors comme une lentille et amplifie temporairement la lumière de l’étoile située derrière. Si l’étoile au premier plan possède une planète, la gravité de cette dernière peut provoquer une perturbation supplémentaire dans le signal observé.
Pour détecter ces événements rares, Roman surveillera environ 100 millions d’étoiles pendant plusieurs centaines de jours en direction des régions centrales de la Voie lactée. La NASA estime que ce relevé pourrait permettre de découvrir environ 2 500 exoplanètes grâce au microlentillage gravitationnel.
La technique sera sensible à une population de mondes très différente de celle principalement détectée par la méthode des transits. Roman pourra notamment rechercher des planètes situées loin de leur étoile et détecter des mondes dont la masse peut être inférieure à celle de Mars.
Les mêmes observations permettront également de rechercher des planètes passant devant leur étoile par la méthode des transits, ce qui pourrait considérablement augmenter le nombre total de nouvelles exoplanètes identifiées dans les données de Roman.
En combinant ses découvertes avec celles obtenues par d’autres missions spécialisées, Roman aidera ainsi les astronomes à répondre à une question fondamentale : à quoi ressemble réellement une population représentative de systèmes planétaires dans notre galaxie ?
Galaxies, trous noirs et phénomènes rares : une formidable machine à découvertes
Les objectifs principaux de Roman ne représentent probablement qu’une partie des découvertes que permettra l’observatoire.
Son très grand champ de vision combiné à sa résolution permettra aux chercheurs d’étudier de nombreux domaines : formation et évolution des galaxies, naissance des étoiles, amas stellaires, trous noirs, supernovae, objets situés aux confins du Système solaire ou encore événements astronomiques transitoires.
Roman sera particulièrement efficace pour découvrir des phénomènes rares. Lorsqu’un télescope observe une toute petite région du ciel, la probabilité d’assister à un événement inhabituel reste limitée. En surveillant des régions beaucoup plus vastes avec une excellente sensibilité, Roman augmentera considérablement les chances de détecter des objets ou des phénomènes peu connus, voire totalement inattendus.
Cette capacité aura cependant une conséquence : une quantité gigantesque de données devra être transmise et analysée. Roman devrait envoyer environ 1,4 téraoctet de données scientifiques par jour, un volume sans précédent pour une grande mission d’astrophysique de la NASA.
Les données de Roman doivent en outre être rendues accessibles à la communauté scientifique après leur traitement et leur archivage. Les immenses catalogues constitués par le télescope pourront donc être réutilisés pendant des années pour mener des recherches qui n’avaient pas nécessairement été imaginées lors de la conception de la mission.
C’est un aspect essentiel des grands observatoires spatiaux : certaines de leurs découvertes les plus importantes sont parfois celles pour lesquelles ils n’avaient pas été initialement construits.
Roman, Hubble, James Webb et Euclid : des observatoires complémentaires
Nancy Grace Roman ne doit pas être considéré comme le remplaçant de Hubble ou du télescope spatial James Webb. Ces observatoires possèdent des caractéristiques différentes et peuvent au contraire travailler de manière complémentaire.
Hubble, avec son miroir de 2,4 mètres, a révolutionné pratiquement tous les domaines de l’astronomie depuis son lancement en 1990. Il conserve notamment des capacités d’observation dans l’ultraviolet, le visible et le proche infrarouge.
James Webb dispose d’un miroir beaucoup plus imposant de 6,5 mètres. Optimisé pour l’infrarouge, il peut observer extrêmement profondément des régions précises du ciel et analyser avec une grande finesse des objets particuliers.
Roman possède un miroir de 2,4 mètres mais mise avant tout sur son extraordinaire champ de vision. Il pourra découvrir et cartographier d’immenses populations d’objets, puis identifier certaines cibles particulièrement intéressantes qui pourront ensuite être étudiées beaucoup plus précisément par Webb ou d’autres observatoires.
Roman sera également complémentaire du télescope spatial européen Euclid, lancé en 2023 et lui aussi consacré en grande partie à l’étude de l’Univers sombre. Euclid réalise un relevé extrêmement vaste du ciel tandis que Roman pourra apporter des observations plus profondes et plus détaillées sur certaines régions.
Ces différentes missions peuvent donc fonctionner ensemble : les grands relevés permettent de découvrir et de sélectionner les objets intéressants, tandis que les instruments spécialisés peuvent ensuite les étudier en détail.
Une mission depuis le point de Lagrange L2
Roman doit réaliser ses observations depuis une orbite autour du point de Lagrange Soleil-Terre L2, situé à environ 1,5 million de kilomètres de notre planète. Il rejoindra ainsi une région également utilisée par le télescope spatial James Webb et par Euclid. Cette position permet notamment de maintenir le Soleil, la Terre et la Lune globalement dans la même direction par rapport à l’observatoire, facilitant la protection du télescope contre leur lumière et leur chaleur.
Cette configuration permet également de contrôler précisément la température de l’observatoire. L’animation ci-dessous montre les importants écarts thermiques entre les différentes parties de Roman, des détecteurs scientifiques maintenus à très basse température aux éléments exposés au rayonnement solaire.
La mission scientifique principale de Roman est prévue pour durer cinq ans, mais l’observatoire a été conçu pour pouvoir fonctionner plus longtemps si son état et ses réserves le permettent.
Pourquoi Nancy Grace Roman pourrait transformer l’astronomie
Roman introduit finalement une nouvelle échelle dans l’exploration de l’Univers.
Là où les grands télescopes spatiaux ont souvent concentré leurs capacités sur l’observation extrêmement détaillée de cibles précises, Roman associe une excellente résolution à une capacité de cartographie à très grande échelle. Il permettra ainsi de passer de l’étude de quelques objets à celle de populations comptant des millions, voire des milliards d’objets.
Cette quantité de données doit permettre de mieux comprendre la structure et l’évolution de l’Univers, de dresser un portrait beaucoup plus complet des systèmes planétaires de notre galaxie et peut-être de révéler des phénomènes que les astronomes ne savent pas encore qu’ils doivent rechercher.
Après son lancement le 30 août 2026, le télescope Nancy Grace Roman doit désormais rejoindre son orbite autour du point de Lagrange L2 et achever sa phase de mise en service.
C’est alors que commencera véritablement sa mission : observer l’Univers avec un champ suffisamment vaste pour révéler des phénomènes qui, jusqu’ici, pouvaient simplement échapper au regard des télescopes spatiaux.
Sources
Le site de la NASA dédié au télescope Nancy Grace Roman est ici