Nous, les humains, avons une faim insatiable de comprendre l'Univers. Comme l'a dit Carl Sagan, «La compréhension est l'ecstasy». Mais pour comprendre l'Univers, nous avons besoin de meilleures et meilleures façons de l'observer. Et cela signifie une chose: de grands, énormes, énormes télescopes.
Dans cette série, nous examinerons 6 des super télescopes du monde:
- Le télescope géant de Magellan
- Le très grand télescope
- Le télescope de 30 mètres
- Le télescope européen extrêmement grand
- Le grand télescope synoptique d'enquête
- Le télescope spatial James Webb
- Le télescope infrarouge à champ large
Le télescope spatial James Webb "> Le télescope spatial James Webb (JWST ou Webb) est peut-être le plus attendu des super télescopes. Peut-être parce qu'il a enduré un chemin torturé sur le chemin de sa construction. Ou peut-être parce qu'il est différent des autres super télescopes, à 1,5 million de kilomètres (1 million de miles) de la Terre une fois qu'il fonctionne.
Si vous avez suivi le drame derrière le Webb, vous savez que les dépassements de coûts ont presque entraîné son annulation. Cela aurait été vraiment dommage.
Le JWST brasse depuis 1996, mais a subi quelques bosses le long de la route. Cette route et ses bosses ont été discutées ailleurs, donc ce qui suit est un bref aperçu.
Les premières estimations pour le JWST étaient un prix de 1,6 milliard de dollars et une date de lancement en 2011. Mais les coûts ont explosé et il y a eu d'autres problèmes. Cela a amené la Chambre des représentants des États-Unis à annuler le projet en 2011. Cependant, plus tard la même année, le Congrès américain a annulé l'annulation. Finalement, le coût final du Webb s'est élevé à 8,8 milliards de dollars, avec une date de lancement fixée pour octobre 2018. Cela signifie que la première lumière du JWST sera beaucoup plus tôt que les autres Super Télescopes.
Le Webb a été envisagé comme un successeur du télescope spatial Hubble, qui est en service depuis 1990. Mais le Hubble est en orbite terrestre basse et possède un miroir primaire de 2,4 mètres. Le JWST sera situé en orbite au point LaGrange 2 et son miroir principal sera de 6,5 mètres. Le Hubble observe dans les spectres proche ultraviolet, visible et proche infrarouge, tandis que le Webb observera dans la lumière visible à longue longueur d'onde (orange-rouge), à travers le proche infrarouge jusqu'au moyen infrarouge. Cela a des implications importantes pour la science produite par le Webb.
Le James Webb est construit autour de quatre instruments:
- La caméra proche infrarouge (NIRCam)
- Le spectrographe proche infrarouge (NIRSpec)
- L'instrument infrarouge moyen (MIRI)
- Capteur de guidage fin / imageur proche infrarouge et spectrographe sans fente (FGS / NIRISS)
La NIRCam est l'imageur principal de Webb. Il observera la formation des premières étoiles et galaxies, la population d'étoiles dans les galaxies voisines, les objets de la ceinture de Kuiper et les jeunes étoiles dans la Voie lactée. NIRCam est équipé de coronographes, qui bloquent la lumière des objets brillants afin d'observer les gradateurs à proximité.
NIRSpec fonctionnera dans une plage de 0 à 5 microns. Son spectrographe divisera la lumière en un spectre. Le spectre résultant nous renseigne sur les objets, la température, la masse et la composition chimique. NIRSpec observera 100 objets à la fois.
MIRI est une caméra et un spectrographe. Il verra la lumière décalée vers le rouge de galaxies lointaines, d'étoiles nouvellement formées, d'objets dans la ceinture de Kuiper et de faibles comètes. La caméra de MIRI fournira une imagerie à large champ et à large bande qui se classera parmi les images étonnantes que Hubble nous a données un régime régulier. Le spectrographe fournira des détails physiques des objets éloignés qu'il observera.
La partie capteur de guidage fin de FGS / NIRISS donnera au Webb la précision requise pour produire des images de haute qualité. NIRISS est un instrument spécialisé fonctionnant en trois modes. Il étudiera d'abord la détection de la lumière, la détection et la caractérisation d'exoplanètes et la spectroscopie de transit d'exoplanètes.
Le but principal du JWST, avec de nombreux autres télescopes, est de comprendre l'Univers et nos origines. Le Webb étudiera quatre grands thèmes:
- Première lumière et réionisation: Aux premiers stades de l'Univers, il n'y avait pas de lumière. L'Univers était opaque. Finalement, en refroidissant, les photons ont pu voyager plus librement. Puis, probablement des centaines de millions d'années après le Big Bang, les premières sources lumineuses se sont formées: les étoiles. Mais nous ne savons pas quand ni quels types d'étoiles.
- Comment les galaxies s'assemblent: Nous sommes habitués à voir de superbes images des grandes galaxies en spirale qui existent dans le Space Magazine. Mais les galaxies n'étaient pas toujours comme ça. Les premières galaxies étaient souvent petites et grumeleuses. Comment se sont-ils formés dans les formes que nous voyons aujourd'hui?
- La naissance des étoiles et des systèmes protoplanétaires: L'œil attentif du Webb scrutera directement à travers des nuages de poussière que «des étendues comme le Hubble ne peuvent pas voir à travers. Ces nuages de poussière sont l'endroit où les étoiles se forment et leurs systèmes protoplanétaires. Ce que nous y voyons nous en dira beaucoup sur la formation de notre propre système solaire, ainsi que sur la lumière de nombreuses autres questions.
- Planètes et origines de la vie: Nous savons maintenant que les exoplanètes sont courantes. Nous en avons trouvé des milliers en orbite autour de tous les types d'étoiles. Mais nous en savons encore très peu à leur sujet, comme la façon dont les atmosphères sont communes et si les éléments constitutifs de la vie sont communs.
Ce sont tous des sujets évidemment fascinants. Mais à notre époque actuelle, l'une d'entre elles se distingue parmi les autres: les planètes et les origines de la vie.
La récente découverte du système TRAPPIST 1 a incité les gens à découvrir éventuellement la vie dans un autre système solaire. TRAPPIST 1 possède 7 planètes terrestres, et 3 d'entre elles sont dans la zone habitable. C'était une énorme nouvelle en février 2017. Le buzz est toujours palpable et les gens attendent avec impatience plus de nouvelles sur le système. C’est là que le JWST entre en jeu.
Une grande question autour du système TRAPPIST est "Les planètes ont-elles des atmosphères?" Le Webb peut nous aider à répondre à cette question.
L'instrument NIRSpec sur JWST pourra détecter toutes les atmosphères autour des planètes. Peut-être plus important encore, il pourra enquêter sur les atmosphères et nous parler de leur composition. Nous saurons si les atmosphères, si elles existent, contiennent des gaz à effet de serre. Le Webb peut également détecter des produits chimiques comme l'ozone et le méthane, qui sont des biosignatures et peut nous dire si la vie pourrait être présente sur ces planètes.
On pourrait dire que si le James Webb était capable de détecter des atmosphères sur les planètes TRAPPIST 1, et de confirmer l'existence de produits chimiques de biosignature là-bas, il aurait déjà fait son travail. Même s'il a cessé de fonctionner après cela. C'est probablement tiré par les cheveux. Mais encore, la possibilité est là.
La science que fournira le JWST est extrêmement intrigante. Mais nous n'en sommes pas encore là. Il y a toujours la question du lancement de JWST et son déploiement est délicat.
Le miroir principal du JWST est beaucoup plus grand que celui de Hubble. Il mesure 6,5 mètres de diamètre, contre 2,4 mètres pour le Hubble. Le Hubble n'a pas été un problème de lancement, bien qu'il soit aussi grand qu'un autobus scolaire. Il a été placé à l'intérieur d'une navette spatiale et déployé par le Canadarm en orbite terrestre basse. Cela ne fonctionnera pas pour le James Webb.
Le Webb doit être lancé à bord d’une fusée pour être envoyé en route vers L2, son futur domicile. Et pour être lancé à bord de sa fusée, il doit s’insérer dans un espace de chargement dans le nez de la fusée. Cela signifie qu'il doit être replié.
Le miroir, composé de 18 segments, est plié en trois à l'intérieur de la fusée et déplié en route vers L2. Les antennes et les cellules solaires doivent également se déplier.
Contrairement au Hubble, le Webb doit rester extrêmement cool pour faire son travail. Il a un refroidisseur cryogénique pour aider à cela, mais il a aussi un énorme pare-soleil. Ce parasol est à cinq couches et très grand.
Nous avons besoin de tous ces composants pour que le Webb fasse son travail. Et rien de tel n'a été essayé auparavant.
Le lancement de Webb n'est que dans 7 mois. C'est vraiment proche, étant donné que le projet a presque été annulé. Il y a une corne d'abondance de science à faire une fois que cela fonctionne.
Mais nous n'en sommes pas encore là, et nous devrons passer par le lancement et le déploiement éprouvants pour être vraiment excités.
