Le télescope spatial James Webb (JWST) est le prochain des grands observatoires de la NASA, après le télescope spatial Hubble, l’observatoire Compton des rayons gamma, l’observatoire Chandra des rayons X et le télescope spatial Spitzer. Le JWST combine les qualités de deux de ses prédécesseurs, en observant dans l’infrarouge, comme Spitzer, avec une résolution fine, comme Hubble. Crédit : NASA, SkyWorks Digital, Northrop Grumman, STScI
;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA’s James Webb Space Telescope is finally ready to do science – and it’s seeing the universe more clearly than even its own engineers hoped for.
NASA is scheduled to release the first images taken by the James Webb Space Telescope on July 12, 2022. They’ll mark the beginning of the next era in astronomy as Webb – the largest space telescope ever built – begins collecting scientific data that will help answer questions about the earliest moments of the universe and allow astronomers to study exoplanets in greater detail than ever before. But it has taken nearly eight months of travel, setup, testing, and calibration to make sure this most valuable of telescopes is ready for prime time. Marcia Rieke, an astronomer at the University of Arizona and the scientist in charge of one of Webb’s four cameras, explains what she and her colleagues have been doing to get this telescope up and running.
1. Que s’est-il passé depuis le lancement du télescope ?
Après le lancement réussi du télescope spatial James Webb le 25 décembre 2021, l’équipe a entamé le long processus de déplacement du télescope vers sa position orbitale finale, de dépliage du télescope et – alors que tout refroidissait – de calibrage des caméras et des capteurs à bord.
Le lancement s’est déroulé aussi facilement qu’un lancement de fusée peut se dérouler. L’une des premières choses que mes collègues de la NASA ont remarquées, c’est qu’il restait plus de carburant à bord du télescope que prévu pour effectuer les ajustements futurs de son orbite. Cela permettra à Webb de fonctionner bien plus longtemps que l’objectif initial de 10 ans de la mission.
La première tâche du voyage d’un mois de Webb vers son emplacement final en orbite a été de déplier le télescope. Cette opération s’est déroulée sans encombre, en commençant par le déploiement minutieux du bouclier solaire qui permet de refroidir le télescope, suivi de l’alignement des miroirs et de l’activation des capteurs.
Une fois le bouclier solaire ouvert, notre équipe a commencé à surveiller les températures des quatre caméras et spectromètres à bord, en attendant qu’ils atteignent des températures suffisamment basses pour que nous puissions commencer à tester chacun des 17 modes différents dans lesquels les instruments peuvent fonctionner.
Le NIRCam, que l’on voit ici, mesurera la lumière infrarouge provenant de galaxies extrêmement lointaines et anciennes. Il a été le premier instrument à être mis en ligne et a aidé à aligner les 18 segments du miroir. Crédit : NASA/Chris Gunn
2. Qu’avez-vous testé en premier ?
Les caméras de Webb ont refroidi comme les ingénieurs l’avaient prévu, et le premier instrument que l’équipe a allumé était la caméra dans le proche infrarouge – ou NIRCam. La NIRCam est conçue pour étudier le la faible lumière infrarouge produite par les étoiles ou les galaxies les plus anciennes. de l’univers. Mais avant de pouvoir le faire, NIRCam a dû aider à aligner les 18 segments individuels du miroir de Webb.
Une fois que la NIRCam a été refroidie à moins 280°F, elle était suffisamment froide pour commencer à détecter la lumière réfléchie par les segments du miroir de Webb et produire les premières images du télescope. L’équipe de la NIRCam était aux anges lorsque la première image lumineuse est arrivée. Nous étions en affaires !
Ces images ont montré que les segments de miroir étaient tous dirigés vers une zone relativement petite du ciel, et que l’alignement était bien meilleur que les pires scénarios que nous avions prévus.
Le capteur de guidage fin de Webb est également entré en fonction à ce moment-là. Ce capteur permet de maintenir le télescope en position stable sur une cible, un peu comme la stabilisation de l’image dans les appareils photo numériques grand public. En utilisant l’étoile HD84800 comme point de référence, mes collègues de l’équipe NIRCam ont aidé à régler l’alignement des segments du miroir jusqu’à ce qu’il soit pratiquement parfait, bien mieux que le minimum requis pour une mission réussie.
3. Quels capteurs ont ensuite été activés ?
Alors que l’alignement des miroirs se terminait le 11 mars, le spectrographe dans le proche infrarouge – NIRSpec – et l’imageur dans le proche infrarouge et le spectrographe sans fente – NIRISS – ont fini de refroidir et se sont joints à la fête.
NIRSpec est conçu pour mesurer le l’intensité de différentes longueurs d’onde de la lumière provenant d’une cible. Ces informations peuvent révéler la composition et la température d’étoiles et de galaxies lointaines. Pour ce faire, NIRSpec observe son objet cible à travers une fente qui empêche toute autre lumière d’entrer.
NIRSpec dispose de plusieurs fentes qui lui permettent de regarder 100 objets en même temps. Les membres de l’équipe ont commencé par tester le mode des cibles multiples en commandant l’ouverture et la fermeture des fentes.a confirmé que les fentes répondaient correctement aux commandes. Les étapes futures permettront de mesurer exactement où les fentes pointent et de vérifier que plusieurs cibles peuvent être observées simultanément.
Le NIRISS est un spectrographe sans fente qui décompose également la lumière en ses différentes longueurs d’onde, mais il est meilleur pour observer tous les objets dans un champ, pas seulement ceux qui sont sur les fentes.. Il possède plusieurs modes, dont deux conçus spécifiquement pour l’étude des exoplanètes particulièrement proches de leur étoile mère.
Jusqu’à présent, les vérifications et étalonnages des instruments se sont déroulés sans problème, et les résultats montrent que NIRSpec et NIRISS fourniront des données encore meilleures que ce que les ingénieurs avaient prévu avant le lancement.
La caméra MIRI, image de droite, permet aux astronomes de voir à travers les nuages de poussière avec une netteté incroyable par rapport aux télescopes précédents comme le télescope spatial Spitzer, qui a produit l’image de gauche. Crédit : NASA/JPL-Caltech (gauche), NASA/ESA/CSA/STScI (droite)
4. Quel a été le dernier instrument à être allumé ?
Le dernier instrument à démarrer sur Webb était l’instrument infrarouge moyen, ou MIRI. Le MIRI est conçu pour prendre des photos de galaxies lointaines ou nouvellement formées, ainsi que de petits objets peu lumineux comme les astéroïdes. Ce capteur détecte les plus grandes longueurs d’onde des instruments de Webb et doit être maintenu à moins 449 F – soit seulement 11 degrés F au-dessus de absolute zero. If it were any warmer, the detectors would pick up only the heat from the instrument itself, not the interesting objects out in space. MIRI has its own cooling system, which needed extra time to become fully operational before the instrument could be turned on.
Radio astronomers have found hints that there are galaxies completely hidden by dust and undetectable by telescopes like Hubble that captures wavelengths of light similar to those visible to the human eye. The extremely cold temperatures allow MIRI to be incredibly sensitive to light in the mid-infrared range which can pass through dust more easily. When this sensitivity is combined with Webb’s large mirror, it allows MIRI to penetrate these dust clouds and reveal the stars and structures in such galaxies for the first time.
5. What’s next for Webb?
As of June 15, 2022, all of Webb’s instruments are on and have taken their first images. Additionally, four imaging modes, three time series modes and three spectroscopic modes have been tested and certified, leaving just three to go.
On July 12, NASA plans to release a suite of teaser observations that illustrate Webb’s capabilities. These will show the beauty of Webb imagery and also give astronomers a real taste of the quality of data they will receive.
After July 12, the James Webb Space Telescope will start working full time on its science mission. The detailed schedule for the coming year hasn’t yet been released, but astronomers across the world are eagerly waiting to get the first data back from the most powerful space telescope ever built.
Written by Marcia Rieke, Regents Professor of Astronomy, University of Arizona.
