Animation 3D montrant le télescope spatial Hubble au-dessus de la Terre. Crédit : ESA/Hubble (M. Kornmesser & ; L. L. Christensen)
Au-dessus des nuages de pluie, de la pollution lumineuse et de la distorsion atmosphérique, NASA‘s Télescope spatial Hubble a une vue claire de l’univers. Il nous a montré des galaxies lointaines, a suivi des objets interstellaires qui traversent notre système solaire et a étudié l’atmosphère de planètes en orbite autour d’autres étoiles. En plus de ses propres images étonnantes et de ses découvertes révolutionnaires, Hubble utilise sa puissante vision pour soutenir de nombreuses autres missions passées, en cours et futures dans l’espace.
Ces missions représentent un vaste éventail de sciences – des sondes planétaires qui s’approchent pour étudier la dynamique complexe des atmosphères des géantes gazeuses, aux observatoires qui regardent au-delà de notre système solaire dans l’espace lointain pour étudier l’univers primitif.
Un exemple clé du soutien apporté à de telles missions est l’observation préparatoire de Hubble pour la mission de la NASA, l’Observatoire de l’Univers. Télescope spatial James Webb de la NASAde la NASA, un partenariat avec l’Agence spatiale européenne et l’Agence spatiale canadienne, qui a été lancé le 25 décembre. Construit pour faire avancer les objectifs scientifiques motivés par les découvertes de Hubble, le Webb aura une longueur d’avance dans sa mission visant à en apprendre davantage sur les galaxies les plus anciennes de notre cosmos, sur les planètes mystérieuses situées au-delà d’autres étoiles, et bien plus encore. Ce type de collaboration entre missions a constitué une part importante de l’héritage de Hubble.
Le télescope spatial James Webb de la NASA est le successeur du télescope spatial Hubble, l’observatoire scientifique infrarouge le plus puissant jamais envoyé dans l’espace. Depuis son orbite à près d’un million de kilomètres de la Terre, Webb étudiera certains des objets les plus éloignés de l’univers. Crédit : NASA
A la découverte de notre système solaire
Hubble a soutenu plusieurs des missions planétaires les plus importantes et les plus fascinantes de la NASA. Les données scientifiques et les images recueillies lors de ces missions nous ont permis non seulement d’approfondir notre compréhension du système solaire externe, mais aussi de l’observer de plus près.
Les observations de Hubble sur Jupiter ont aidé plusieurs missions qui étudient l’atmosphère, les lunes et les objets cosmiques entourant la géante gazeuse. En surveillant l’activité de l’atmosphère de Jupiter depuis des décennies, Hubble a vu des tempêtes massives jaillir de sous les nuages et a observé la plus grande tempête, la Grande Tache Rouge, se réduire à mesure que la vitesse des vents augmentait. Faisant suite à ces observations et travaillant en tandem avec Hubble, la mission Juno a continué à en apprendre davantage sur ces couches de nuages et sur ce qui fait bouger les tempêtes.
Conception artistique du vaisseau spatial New Horizons. Crédit : Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins/Southwest Research Institute.
La mission New Horizons a utilisé les observations de Hubble pour en apprendre davantage sur sa cible, la planète naine. Pluton. Hubble a découvert quatre lunes plutoniennes supplémentaires grâce à ses observations, dont deux ont été découvertes après le lancement de New Horizons. Sans l’aide de Hubble, New Horizons n’aurait découvert ces petites lunes que quelques mois avant sa visite de Pluton, ce qui laissait peu de temps pour planifier correctement toutes les nouvelles observations. En juin 2014, Hubble a cherché et découvert une autre cible pour la sonde New Horizons, 2014 MU69, désormais appelée Arrokoth, l’objet du système solaire le plus éloigné et le plus primitif jamais exploré par l’humanité. New Horizons a survolé Arrokoth au début de 2019.
Hubble aidera à étudier les éléments de composition des astéroïdes troyens en soutien à la mission Lucy de la NASA, qui a été lancée en octobre 2021. Ces astéroïdes orbitent autour du Soleil en tandem avec Jupiter et on pense qu’ils sont des vestiges de la formation du système solaire. Comme Hubble peut détecter un petit satellite peu lumineux en orbite autour d’un astéroïde plus grand – ce qu’un télescope terrestre pourrait manquer – l’équipe de Lucy utilise Hubble pour rechercher des satellites troyens avant le lancement de Lucy. Ils ont effectué leur première série d’observations à l’automne 2018.
Lucy explorera les astéroïdes troyens de Jupiter – considérés comme des “fossiles de la formation des planètes”. Crédit : Centre de vol spatial Goddard de la NASA
L’année suivante, ils repèrent quelque chose qui pourrait être un satellite près d’Eurybates, un astéroïde troyen, et soumettent une proposition urgente pour utiliser à nouveau Hubble. Ils purent obtenir leurs observations environ un mois plus tard. Hubble découvrit qu’Eurybates avait un petit satellite, nommé par la suite Queta. CeCette découverte est devenue une opportunité d’exploration scientifique “bonus” pour le vaisseau spatial, car il visitera non pas sept, mais huit astéroïdes, dont le survol est prévu pour 2027.
Bien que la recherche de satellites soit l’un des principaux objectifs de la mission, la découverte de ces petits mondes avant le lancement de Lucy donne à l’équipe la possibilité d’étudier leurs orbites et de planifier des observations de suivi plus détaillées avec le vaisseau spatial.
Exoplanètes, étoiles, galaxies, etc.
Lorsque Hubble a été lancé il y a plus de 30 ans, les astronomes n’avaient aucun moyen de prouver l’existence de planètes en dehors de notre système solaire.
Aujourd’hui, des milliers de exoplanètes sont connues pour exister. Hubble travaille actuellement aux côtés d’autres télescopes spatiaux tels que TESSle Transiting Exoplanet Survey Satellite, qui vise à trouver des exoplanètes prometteuses en orbite autour de nos étoiles les plus proches et les plus brillantes. Hubble soutient ces découvertes TESS en obtenant des spectres ultraviolets des étoiles hôtes des exoplanètes afin d’établir comment le rayonnement des étoiles affecte la chimie et la composition atmosphérique de ces exoplanètes. Hubble collecte également des mesures de exoplanète l’atmosphère des exoplanètes pour rechercher des preuves de la présence de nuages, de brouillards et/ou d’eau.
Illustration du satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA. Crédit : Centre de vol spatial Goddard de la NASA.
Parmi de nombreux autres objectifs, le télescope spatial James Webb observera des exoplanètes où Hubble a permis de détecter avec certitude la présence d’eau dans l’atmosphère et de mesurer son abondance.
Hubble soutient également Webb à travers une série d’observations scientifiques préparatoires visant à identifier des cibles potentielles pour le télescope. Démarré en 2016, ce programme encourage les astronomes à soumettre des propositions scientifiques pour les observations de Hubble afin de préparer le terrain pour les observations de Webb. Une fois lancé, le télescope pourra immédiatement commencer à sonder plus profondément les populations stellaires et à s’appuyer sur les observations des galaxies et de leurs formes.
Récemment, Hubble s’est intéressé à une galaxie relique, NGC 1277, dont les étoiles sont nées il y a 10 milliards d’années, mais qui n’a plus connu de formation stellaire. Les galaxies comme NGC 1277 sont dites ” rouges et mortes ” et sont généralement trop éloignées pour être étudiées en détail. Webb pourra mesurer les mouvements des amas d’étoiles globulaires de NGC 1277 et potentiellement en apprendre davantage sur la matière noire qu’elle contient, ce qui permettra de mieux comprendre ce type de galaxie.
Le télescope spatial Roman de la NASA, dont le lancement est prévu au milieu des années 2020, observera de nombreux objets déjà étudiés par Hubble ou Webb. Il ne se concentrera pas sur un seul objet, mais s’appuiera plutôt sur les grandes mosaïques prises par Hubble grâce au grand champ de vision et aux détecteurs de Roman. Un exemple est l’objet PHAT, qui couvre un tiers de la galaxie d’Andromède. et a été créée à partir de plus de 400 images Hubble. Roman capturera cette vue en lumière infrarouge en utilisant seulement deux images, ce qui ouvrira un monde de compréhension sur les galaxies et leurs composants.
L’avenir de l’astronomie dans l’espace lointain
L’étude COSMOS a débuté en 2002 dans le cadre d’un programme Hubble visant à imager une large et profonde portion de ciel, d’une superficie équivalente à 10 lunes entières. Lorsque Webb commencera ses observations scientifiques à l’été 2022, il s’appuiera sur cet héritage pour étudier un demi-million de galaxies dans cette zone du ciel, devenant ainsi le plus grand projet que Webb entreprendra au cours de sa première année. Appelé COSMOS-Webb, ce relevé approfondi permettra aux scientifiques d’en apprendre davantage sur la matière noire et sur la façon dont elle a évolué avec les galaxies et leurs étoiles au cours de la vie de l’univers.
Les ondes gravitationnelles sont des “ondulations” dans l’espace-temps causées par certains des processus les plus violents et les plus énergétiques de l’univers ; ces perturbations peuvent être détectées par des détecteurs terrestres tels que l’Observatoire d’ondes gravitationnelles à interféromètre laser, qui est financé par la National Science Foundation et exploité par Caltech et l’Université de Californie du Sud. MIT. Étant donné que les signaux d’une onde gravitationnelle ne donnent aux astronomes qu’un très bref signal de perturbation de l’espace-temps sans beaucoup d’informations directionnelles, les astronomes utilisent ensuite des télescopes qui peuvent être pointés très rapidement dans le ciel et couvrir une vaste zone pour se concentrer sur la région de l’espace d’où proviennent les signaux. Les ondes gravitationnelles et les ondes lumineuses sont des moyens physiquement différents de transmettre des informations, et les observations utilisant les deux sont appelées astronomie multi-messagers, un domaine de l’astronomie en pleine expansion.
Une fois que les astronomes ont trouvé la bonne galaxie où l’événement cosmique, tel que la fusion de deux étoiles à neutrons denses, s’est produit, Hubble est alors focalisé sur cette zone. Hubble peut obtenir un spectre détaillé de la lumière et une image nette de la galaxie afin de mieux comprendre l’événement cosmique.événement, en détectant le rayonnement qui est parfois associé à l’événement produisant des ondes gravitationnelles. Une fois lancé, Webb sera également utilisé pour l’étude approfondie de ces événements.
Au cours de sa vie, la puissante vision de Hubble a ” préparé le terrain ” pour Webb et plusieurs autres missions qui visent à découvrir des faits fascinants sur notre univers – de notre voisinage cosmique aux confins de l’espace.
