Ancien lauréat
2005 E.W.R. Steacie Memorial Fellowship

Roberto Garcia Abraham

Astrophysique

University of Toronto

Après avoir passé des années à étudier les galaxies éloignées grâce au télescope spatial Hubble, Roberto Abraham, l'un des six lauréats de la Bourse commémorative E.W.R. Steacie du CRSNG de 2005, pointe son objectif vers une image que personne n’a encore vue : la naissance des premières galaxies de notre univers.

Fondement : « À l’heure actuelle, les progrès réalisés en cosmologie découlent entièrement des observations. Il faut repousser les limites de la science, déclare Roberto Abraham, astrophysicien spécialiste de l'observation de l’University of Toronto. Il est souvent incroyablement difficile d’obtenir les bonnes données, mais une fois qu’on les tient, il arrive parfois qu’en deux secondes on se rende compte que l’univers ne fonctionne vraiment pas de la façon dont on pensait. »

Problématique : Comment les galaxies se forment-elles et évoluent-elles? Voilà la question primordiale en cosmologie, parce que c’est dans les galaxies que l’action se passe – c’est-à-dire la naissance et la mort turbulentes des étoiles et donc la création de tous les éléments chimiques qui constituent notre monde. Dans les années 1920, le célèbre astronome américain Edwin Hubble a établi le cadre qui permet de comprendre l’évolution des galaxies au 20^e siècle. En effet, il a classé les galaxies alors observables (des galaxies relativement proches sur le plan cosmologique qui sont le plus souvent situées à quelques dizaines de millions d’années-lumière de distance) en deux grands groupes : les galaxies elliptiques et les galaxies spirales. Cependant, à la fin des années 1990, les travaux de M. Abraham, qui s’est servi d’images sans précédent obtenues ironiquement grâce au télescope spatial Hubble, ont montré qu’un grand nombre des galaxies les plus éloignées ne s’inséraient pas dans le système de classification de M. Hubble. Aujourd’hui, plus de la moitié des galaxies les plus éloignées observées grâce au télescope spatial Hubble sont classées simplement comme « anormales ». Il s’agit en effet d’une situation singulière, commente M. Abraham, situation qu’il aimerait rectifier. « Nous espérons trouver un système de classification des galaxies qui nous permettra d’énoncer à leur sujet quelque chose de significatif à l’intérieur d’un éventail d’âges, et spécialement au sujet de celles que nous observons dans l’univers vraiment éloigné », poursuit-il.

Recherche de pointe : C’est à 12 ans que Roberto Abraham a regardé dans un télescope pour la première fois. Il se trouvait au chalet familial, et la Lune, notre voisin céleste le plus rapproché, remplissait son viseur. En 2004, M. Abraham a utilisé la plus récente ressource d’importance au Canada en astronomie, l’énorme télescope Gemini situé à Hawaï, pour capter des images des vastes galaxies les plus éloignées que l’on n'ait jamais vues. Au lieu de faire des observations qui remontaient dans le temps de 1,3 seconde (environ le temps qu’il faut à la lumière pour voyager de la Lune à la Terre), il regardait ce qui s’était passé il y a 10,3 milliards d’années, soit plus de cinq milliard d’années avant la formation de notre Soleil. Les premiers résultats de cette observation de longue portée, une collaboration internationale appelée Gemini Deep Deep Survey (GDDS), ont ébranlé les fondations de la théorie de la formation des galaxies. Plutôt que d’observer un essaim de petites galaxies, l’équipe du GDDS a vu un univers primitif déjà peuplé de grandes galaxies qui, selon les hypothèses antérieures, se formaient seulement par la collision de galaxies plus petites. « Ce que nous avons découvert était exactement le contraire de ce à quoi nous nous attendions », fait remarquer M. Abraham. L’observation était fondée sur une nouvelle technique dite de « va-et-vient rapide » (nod and shuffle), que l’équipe de M. Abraham a appliquée au télescope dans le cadre d’un partenariat avec des scientifiques de l’Institut Herzberg d’astrophysique du Canada. Grâce à cette technique, on a pu faire basculer doucement l’énorme télescope Gemini, d’un poids de 350 tonnes, avec une extrême précision pour éliminer les perturbations atmosphériques et obtenir ainsi une vue spectaculaire du cosmos très profond.

Prochaine étape : « Grâce au temps de recherche dont je dispose à titre de boursier Steacie du CRSNG, j’aimerais remonter encore plus loin dans le temps, jusqu’à environ 300 à 400 millions d'années après le big-bang. Le but est d’observer la toute première génération de galaxies se former devant nos yeux », explique M. Abraham. Pour y arriver, il compte encore une fois combiner l’utilisation d’un télescope puissant et celle d’une technique novatrice. M. Abraham est en train de mettre au point une technique faisant appel à un filtre accordable qui permettra à son équipe d’utiliser sur le télescope Gemini le nouveau système d'optique adaptive afin de le concentrer sur le faible rayon infrarouge qui, selon les astrophysiciens, a été émis à la naissance des premières galaxies. Il utilisera également un modèle mathématique qu’il a conçu pour continuer à quantifier la classification des galaxies. Le modèle fait appel à un système de reconnaissance des images optiques pour classer rapidement des milliers d’objets. M. Abraham espère ainsi remplacer le système de classification des galaxies de Hubble par un système qui aidera à présenter l’évolution des galaxies, de la première lumière émise jusqu’à nos jours.