Neil Gehrels, l’astrophysicien qui a appris aux télescopes à chasser les sursauts gamma

Neil Gehrels

Photo: NASA GSFC / Public domain, via Wikimedia Commons

Naissance	3 octobre 1952 Lake Geneva, Wisconsin, United States
Décès	6 février 2017 (64)
Profession	Astrophysicien
Récompenses	Médaille Henry Draper · Médaille du mérite scientifique exceptionnel de la NASA · Prix Dan David

Pendant près de deux décennies, un satellite de la NASA a pu repérer une explosion aux confins de l’Univers, pivoter vers elle en une minute environ et transmettre ses coordonnées aux télescopes terrestres avant que l’éclat ne s’éteigne. Dans ses dernières années, il portait le nom de Neil Gehrels, l’astrophysicien du Goddard qui l’avait accompagné de la proposition initiale jusqu’à sa mise en orbite. Aujourd’hui, il a cessé ses observations. L’engin s’enfonce dans les hautes couches de l’atmosphère, sans qu’aucune tentative de sauvetage ne soit encore possible, tandis qu’un autre télescope dont Gehrels a orienté les premières étapes de conception se dirige vers un point d’observation bien au-delà de la Lune. Il n’aura vécu assez longtemps pour voir aucun de ces deux événements.

Gehrels est né à Lake Geneva, dans le Wisconsin, et a grandi au contact des télescopes : son père, l’astronome Tom Gehrels, travaillait avec eux. La famille a vécu quelque temps à l’observatoire McDonald, au Texas, avant de s’installer à Tucson, alors que Neil avait quatorze ans. À l’Université de l’Arizona, il a étudié dans l’espoir de devenir compositeur de musique classique et en est sorti diplômé en musique et en physique. La physique l’a finalement emporté. Cette double orientation est moins étrange qu’il n’y paraît : la mission qui l’a défini reposait sur une question de synchronisation, avec des instruments qui devaient entrer en action au bon moment.

À Caltech, où il a obtenu son doctorat en physique en 1982 sous la direction de Rochus Vogt et d’Edward C. Stone, l’un de ses premiers postes consistait à étalonner un instrument de détection des rayons cosmiques destiné à Voyager. Lorsque les deux sondes Voyager ont survolé Jupiter en 1979, l’instrument a révélé une surprise. On s’attendait à ce que les particules énergétiques de la magnétosphère de la planète soient principalement constituées d’hydrogène et d’hélium ; Gehrels a découvert que l’oxygène et le soufre y dominaient. Leur source s’est avérée être les volcans d’Io. Cette découverte est devenue le sujet de sa thèse. C’est aussi là qu’il a rencontré Ellen Williams, étudiante en physique comme lui ; ils se sont mariés en 1980.

Il a rejoint le Goddard Space Flight Center de la NASA, dans le Maryland, en tant que chercheur postdoctoral en 1981, et y est resté jusqu’à la fin de sa vie. Son premier projet était GRIS, un spectromètre gamma embarqué dans un ballon, presque achevé lorsque Supernova 1987A est apparue dans le ciel austral. Lancé en urgence, l’instrument a détecté la raie gamma du cobalt 56 en désintégration, élargie et décalée d’une manière qui a fourni très tôt des preuves solides que les débris d’une étoile qui explose sont brassés et asymétriques. Un an plus tôt, il avait publié un bref article sur la manière de fixer des limites de confiance lorsque seules quelques observations ont été comptabilisées ; les astronomes travaillant sur de petits échantillons le citent depuis. De la mise en orbite du Compton Gamma Ray Observatory en 1991 à sa désorbitation en 2000, il en a été le responsable scientifique. À partir de 1995, il a dirigé le laboratoire de physique des astroparticules de Goddard.

Swift est l’idée qui l’a fait connaître. Les sursauts gamma ne durent que quelques secondes, voire moins, et pendant des années, personne n’a réussi à les localiser assez vite pour observer leurs suites. Gehrels a dirigé la proposition d’un satellite capable de détecter un sursaut, de pointer de lui-même ses télescopes à rayons X et ultraviolet-optique vers la source, sans attendre d’instructions depuis la Terre, puis de transmettre sa position aux observatoires du monde entier. Il en a été le chercheur principal de 1999 jusqu’à sa mort, pendant le lancement, le 20 novembre 2004, puis tout au long des opérations qui ont suivi. En 2005, il a dirigé l’article publié dans Nature qui associait un sursaut court à une vieille galaxie elliptique, preuve que les sursauts courts proviennent de la fusion d’objets compacts, comme des étoiles à neutrons, plutôt que de l’effondrement d’étoiles massives. Swift avait été conçu pour fonctionner deux ans. Il a observé plus de 2 000 sursauts et, bien avant la fin de sa mission, était devenu une alarme générale pour tout phénomène soudainement plus lumineux dans le ciel.

Il n’a cessé d’élargir le champ de ses recherches. Il a été responsable scientifique adjoint du Fermi Gamma-ray Space Telescope et membre de la collaboration scientifique LIGO. En 2016, il a cosigné une stratégie visant à repérer la lumière des événements liés aux ondes gravitationnelles en observant leurs galaxies hôtes probables. Le type d’événement anticipé par ces travaux s’est produit en août 2017 : deux étoiles à neutrons ont fusionné et Swift a détecté la lueur ultraviolette qui a suivi. Gehrels était mort d’un cancer du pancréas six mois plus tôt, le 6 février 2017, à l’âge de 64 ans.

La version bien ordonnée de son histoire — un homme et un observatoire portant son nom — ne rend compte ni de sa manière de travailler ni de la fragilité de ses projets. Le prix Bruno Rossi, en 2007, et la médaille Henry Draper, en 2009, lui ont été décernés conjointement avec l’équipe de Swift ; la mission était pilotée depuis Penn State avec des partenaires au Royaume-Uni et en Italie. Le changement de nom du satellite, en 2018, a rendu hommage à celui qui avait su maintenir cette coalition soudée, mais a aussi occulté le nombre de personnes impliquées. Les engins spatiaux n’ont jamais été à l’abri des menaces. Le télescope à grand champ qu’il avait contribué à façonner en tant que responsable scientifique du projet, alors appelé WFIRST, a été menacé d’annulation par la Maison-Blanche en 2018, puis à nouveau en 2025. Il a été sauvé grâce au Congrès et à la révision du budget. La fin de Swift est arrivée après que la NASA a misé sa survie sur un remorqueur commercial, LINK, de Katalyst, censé s’arrimer au satellite vieillissant pour le pousser sur une orbite plus haute. Le remorqueur a été lancé en juillet 2026 ; en août, la manœuvre de rehaussement de l’orbite a été abandonnée en raison de problèmes de contrôle d’attitude. Sauver un satellite qui n’avait jamais été conçu pour être réparé constituait un pari inédit, et l’observatoire de Gehrels en était l’enjeu.

Les deux dénouements sont survenus à quelques semaines d’intervalle. Le Nancy Grace Roman Space Telescope, rebaptisé après avoir été connu sous le nom de WFIRST, a décollé à bord d’une Falcon Heavy depuis le Kennedy Space Center, le 30 août 2026, en direction du point L2 du système Soleil-Terre. Ses premières images scientifiques sont attendues au début de 2027. Son miroir est de la même taille que celui de Hubble, mais sa caméra couvre une portion du ciel environ cent fois plus vaste, ce qui permettra de mener les relevés sur l’énergie noire et les exoplanètes que Gehrels a contribué à concevoir. Swift a effectué sa dernière observation le 20 octobre 2026, après que son orbite est descendue sous les quelque 275 kilomètres d’altitude ; la NASA s’attend à ce qu’il rentre dans l’atmosphère d’ici quelques semaines. Ses archives, qui comprennent plus de 1,5 million d’images ultraviolettes et optiques, restent accessibles.

En dehors du laboratoire, il aimait l’escalade. En 2006, puis en 2015, il a effectué en solitaire l’ascension de six jours de la voie The Nose, sur El Capitan, dans le parc national de Yosemite. Ellen Williams a ensuite dirigé ARPA-E au sein du Department of Energy ; ils ont eu deux enfants. Gehrels a été élu à la National Academy of Sciences en 2010, et l’astéroïde 16000 Neilgehrels porte son nom. Il a également été l’un des trois lauréats du prix Dan David 2017, aux côtés de Shrinivas Kulkarni et d’Andrzej Udalski.

À la lumière de son parcours, ses travaux montrent que l’héritage durable d’une mission tient aux réflexes qu’elle transmet aux autres. Swift a appris à toute une génération d’astronomes à attendre une alerte et à pointer leurs instruments en quelques minutes ; Roman leur fournira des cartes trop vastes pour qu’une seule équipe puisse les exploiter entièrement. Le satellite qui porte son nom se consumera. Le réflexe qu’il a contribué à créer, lui, n’a pas besoin de rester en orbite.

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