Le 25 décembre dernier, le télescope spatial James Webb – JWST en abrégé – a finalement été propulsé dans les cieux par une fusée Ariane 5 depuis la Guyane française.
Le télescope est le successeur de Hubble, qui capture des images de vos galaxies spirales préférées et des supernovas en explosion, depuis l’espace, depuis 1990.
L’équipe du JWST a déployé avec succès son miroir primaire emblématique de 6,4 m recouvert d’or le 8 janvier, achevant la dernière étape de tous les déploiements majeurs d’engins spatiaux pour se préparer aux opérations scientifiques. Le déploiement réussi du télescope était un chef-d’œuvre d’ingénierie complexe mais impressionnant en soi.
En développement depuis le milieu des années 1990, il est désormais destiné à éclairer nos esprits avec des images de galaxies et d’étoiles encore inconnues, devenant la mission phare d’astrophysique de la Nasa.
Le télescope est actuellement en cours de test et les résultats récents de son processus d’alignement des miroirs ont produit sa première image. Mais le vrai travail devrait commencer au début de l’été lorsque les premières images capturées par ses instruments infrarouges sont attendues.
Les capacités infrarouges dont dispose le JWST sont une première technologique – encore jamais atteinte par aucun télescope – et nécessitent une protection contre la chaleur avec la mise en œuvre d’un pare-soleil unique, l’une des esthétiques les plus intrigantes des télescopes.
Le Dr Patrick Kavanagh est chercheur au Dublin Institute of Advanced Studies qui travaille sur un capteur infrarouge clé pour le télescope.
Le JWST a été conçu pour se concentrer principalement sur les fréquences infrarouges. Pourquoi donc?
Le JWST a été conçu pour répondre à certaines des plus grandes questions de l’astronomie, principalement celles liées à l’univers primitif. Pour ce faire, il a été optimisé pour la partie infrarouge du spectre électromagnétique – c’est un télescope infrarouge de nouvelle génération – qui nous permettra de remonter dans le temps jusqu’aux premières parties de l’univers, c’est-à-dire aux premières étoiles. et galaxies.
Avec son miroir relativement petit de 2,4 mètres de diamètre, Hubble n’était pas en mesure de le faire. Ainsi, le JWST a été conçu avec un miroir beaucoup plus grand de 6,5 mètres, pour une résolution plus élevée, et avec des détecteurs infrarouges spéciaux qui nous permettront d’observer les premières galaxies et le développement des galaxies au cours du temps cosmique.
Cela nous permettra également d’étudier comment les étoiles se forment, en espérant faire la lumière sur certaines des nombreuses questions sans réponse sur les premiers stades de la formation des étoiles. Plus précisément, ses capacités infrarouges nous permettront de voir à travers les nuages de poussière autour des étoiles en formation.
Le télescope spatial James Webb après un test de déploiement réussi de son miroir principal dans la même configuration qu’il a maintenant dans l’espace
Pourquoi a-t-il un si grand pare-soleil ?
D’accord, donc le télescope est conçu pour voir l’infrarouge, mais l’infrarouge n’est en fait que de la chaleur. Alors, imaginez si votre télescope et vos détecteurs sont chauds, à cause de la lumière du soleil.
Cela interférera avec les signaux que vous voulez réellement voir, ce qui signifie qu’il y aura ce que nous appelons du bruit. Nous essayons de détecter ces signaux infrarouges très faibles provenant des profondeurs de l’espace, nous devons donc réduire ce bruit, et la façon dont cela se fait est d’utiliser ce pare-soleil géant, refroidissant essentiellement le détecteur.
Pour ce faire, nous orientons le vaisseau spatial de manière à ce que le pare-soleil soit face au soleil. Cela prend en charge ce que nous appelons les signaux proches de l’infrarouge. Mais nous voulons également examiner les fréquences infrarouges moyennes.
Pour ceux-ci, nous avons en fait besoin d’un refroidissement supplémentaire – le pare-soleil ne suffira pas – nous utilisons donc le cryo-refroidissement, qui est essentiellement un système de refroidissement électronique, essentiellement un réfrigérateur, pour le refroidir encore plus.
Sur quoi travaillez-vous spécifiquement ?
J’ai travaillé sur le pipeline d’étalonnage pour l’instrument infrarouge moyen, connu sous le nom de MIRI, en ce moment. Laisse-moi expliquer. Il n’y a pas de détecteur parfait, voyez-vous.
Le détecteur lui-même, lorsqu’il est dans l’espace, introduira des artefacts dans votre image. Alors, l’équipe de test, dont je fais partie, essaie de comprendre et de caractériser ces effets afin de pouvoir les supprimer. Il s’agit essentiellement d’une série d’étapes de correction.
Le télescope et ses capteurs sont testés pendant des années avant d’être envoyés dans l’espace. Les composants sont testés dans des chambres cryo-vac, à l’aide de sources lumineuses qui reproduisent les conditions dans l’espace, c’est-à-dire dans un vide froid avec un peu de lumière solaire.
Lorsque MIRI nous a été envoyé pour être intégré au module scientifique, il a subi des tests avant d’être fixé au télescope lui-même. Ensuite, il a recommencé le même processus. C’est ce que nous faisons. Nous le testons dans des conditions reproduisant au mieux son futur environnement spatial.
Une image du télescope spatial Hubble montre une paire de galaxies en interaction à environ 200 millions d’années-lumière de la Terre dans la constellation de Pégase. Ce système sera l’une des premières galaxies observées avec le télescope spatial James Webb durant l’été 2022
Que nous apprendra le JWST sur les exoplanètes ?
Le JWST aura pour principal objectif de caractériser les atmosphères des exoplanètes. En utilisant la méthode dite du transit, où le niveau de lumière stellaire observé diminue lorsqu’une exoplanète passe devant son étoile hôte, nous pouvons analyser la lumière en termes de quantité effectivement réfléchie ou observée par l’exoplanète, déterminant essentiellement sa composition atmosphérique.
Cela viendra compléter les télescopes exoplanétaires existants, comme Kepler, qui a déjà terminé sa mission et détecté plus de 2 000 planètes. De nombreux télescopes d’exoplanètes existants sont en réalité des détecteurs de planètes, ce qui signifie qu’ils recherchent, trouvent et étudient de nouvelles planètes.
Le JWST, quant à lui, examinera des planètes déjà connues, en prenant les meilleurs candidats des sondages, en les pointant et en utilisant ses instruments sophistiqués pour observer et analyser leurs atmosphères.
En principe, le JWST devrait également être capable de rechercher des variations saisonnières dans les atmosphères planétaires et d’autres phénomènes atmosphériques, comme les nuages, en fonction des changements dans certaines des propriétés réfléchissantes de la lumière.
Quelles surprises pensez-vous que James Webb pourrait apporter?
Il est absolument impossible de prévoir cela. Exactement aucune chance. Et c’est la merveille de la nature et de la science.
D’une manière générale, nous acquerrons une meilleure compréhension dans divers domaines. Nous pourrons utiliser les observations pour tester diverses théories, par exemple.
Le télescope a été conçu pour répondre à certaines questions spécifiques en astrophysique – le projet a des objectifs définis – mais cela ne signifie pas qu’il ne répondra pas à d’autres questions que nous n’avions pas envisagées.
Cela soulèvera probablement encore plus de questions, autour de nouveaux phénomènes, sur lesquels nous devrons alors réfléchir. Vous ne pouvez tout simplement pas prédire ce qu’il va révéler, et c’est très excitant.
Le Dr Conor Purcell écrit sur la science, la société et la culture. Il peut être trouvé sur twitter @ConorPPurcell – certains de ses articles sur cppurcell.tumblr.com
Reference-www.irishtimes.com