Le télescope spatial Webb étudiera la formation, la composition et les nuages des mondes lointains.

Poster du télescope spatial Webb

Le télescope spatial James Webb de la NASA est une véritable merveille technologique. Le plus grand et le plus complexe des télescopes spatiaux jamais construits, le Webb est capable de recueillir la lumière qui voyage depuis 13,5 milliards d’années, presque depuis le début de l’univers. En fait, le Webb est une machine à remonter le temps, qui nous permet d’observer les premières galaxies qui se sont formées après le Big Bang. Parce qu’il capte la lumière infrarouge, il voit directement à travers les nuages de poussière géants qui bloquent la vue de la plupart des autres télescopes. Le Webb est 100 fois plus puissant que le télescope spatial Hubble. En particulier, grâce à son jeu de miroirs segmentés de 6,5 mètres de large, Webb est suffisamment puissant pour rechercher de la vapeur d’eau dans l’atmosphère des planètes en orbite autour d’autres étoiles. Il ouvrira une nouvelle fenêtre sur ces exoplanètes, en les observant dans des longueurs d’onde de lumière auxquelles elles n’ont jamais été vues auparavant et en nous aidant à acquérir de nouvelles connaissances sur leur nature. Webb nous aidera à comprendre comment les galaxies évoluent pendant des milliards d’années en de grandes spirales, comme notre Voie lactée, à rechercher des signes d’habitabilité sur des planètes lointaines et à pénétrer au cœur des pouponnières stellaires enveloppées de poussière. L’observatoire a été lancé depuis l’Amérique du Sud le jour de Noël 2021. Crédit : NASA/JPL-Caltech

La mise en service du télescope Webb se poursuit cette semaine avec le refroidissement réussi de l’instrument MIRI (Mid-InfraRed Instrument), à travers le ” point de pincement ” critique, jusqu’à sa température finale de fonctionnement de moins de 7 kelvins (-447 degrés). Fahrenheitou -266 degrés Celsius). Il s’agissait d’une condition préalable à l’achèvement de la septième et dernière étape du processus d’alignement des miroirs.  Les prochaines étapes comprennent les vérifications initiales de MIRI et se poursuivent avec les étapes finales de l’alignement multi-instruments et multi-champs avec les quatre instruments scientifiques.

La semaine dernière, nous vous avons parlé de la science de la formation des étoiles et des planètes prévue pour Webb. Aujourd’hui, nous entrons dans les détails de la façon dont Webb étudiera les planètes autour d’autres étoiles, connues sous le nom de planètes extrasolaires ou exoplanètes. Knicole Colón, responsable scientifique adjoint du projet Webb pour la recherche sur la formation des étoiles et des planètes. exoplanète nous emmène dans l’espace de découverte des nouveaux mondes au-delà de notre système solaire. Mme Colón apporte une perspective unique puisqu’elle est également la scientifique du projet du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), une mission qui a trouvé de nombreuses cibles d’exoplanètes que Webb observera.

Exoplanète en orbite autour de son étoile beaucoup plus brillante

Cette illustration montre une exoplanète en orbite autour de son étoile beaucoup plus brillante. Grâce à ses coronographes embarqués, Webb permettra aux scientifiques d’observer des exoplanètes à des longueurs d’onde infrarouges qu’ils n’ont jamais vues auparavant. Crédit : NASA, ESA et G. Bacon (STScI)

“Au cours des 30 dernières années, les astronomes ont découvert plus de 5 000 planètes extrasolaires. Ces découvertes ont révélé que les exoplanètes couvrent une vaste gamme de masses, de tailles et de températures et orbitent autour de tous les types d’étoiles, ce qui donne lieu à des mondes extraordinairement diversifiés.

“Grâce à ses puissantes capacités spectroscopiques et d’imagerie dans une large gamme de longueurs d’onde infrarouge, Webb est sur le point de révolutionner notre connaissance de la composition de ces mondes et des disques de formation de planètes. Des petites exoplanètes potentiellement rocheuses aux exoplanètes géantes et gazeuses, Webb observera ces mondes avec la technique du transit. Des techniques d’imagerie directe seront utilisées pour étudier les exoplanètes jeunes et géantes ainsi que les environnements dans lesquels les planètes se forment et évoluent autour des étoiles, connus sous le nom de disques protoplanétaires et de disques de débris.

“L’une des observations spécifiques d’exoplanètes qui sera réalisée avec Webb consiste à recueillir des observations tout au long de l’orbite d’une planète afin de pouvoir mesurer la composition et la dynamique de l’atmosphère. Je suis impliqué dans un programme d’observation des géantes gazeuses. HD 80606 b dans le cadre de la première année d’observation de Webb. L’orbite de HD 80606 b étant extrêmement excentrique (non circulaire) et longue (111 jours), la quantité d’énergie reçue par la planète en provenance de son étoile est d’environ 1 à 950 fois celle que la Terre reçoit du Soleil ! Il en résulte des variations de température extrêmes qui, selon les prévisions, provoquent la formation et la dissipation rapides de nuages dans l’atmosphère de la planète sur des échelles de temps très courtes. Notre équipe scientifique va sonder la dynamique des nuages en temps réel au cours d’une observation continue d’environ 18 heures de HD 80606 b lorsqu’elle passe derrière son étoile, en utilisant l’instrument NIRSpec sur Webb pour mesurer la lumière thermique de l’atmosphère de la planète.

Configuration orbitale de HD 80606 b

La configuration orbitale de HD 80606 b est montrée avecles variations de température attendues vues de la Terre et de Webb à plusieurs phases orbitales. Le “début” et la “fin” prévus de la période de ~18 heures d’observations de Webb sont indiqués. Crédit : adapté de de Wit et al. 2016 ; avec l’aimable autorisation de James Sikora.

“Au-delà des géantes gazeuses, un certain nombre de Cibles exoplanétaires de Webb au cours de sa première année d’observations. sont petites et orbitent autour d’étoiles plus petites et plus froides que le Soleil, connues sous le nom de naines M. Alors que la découverte d’exoplanètes a commencé il y a environ 30 ans, beaucoup de ces petites exoplanètes autour de naines M ont été découvertes au cours des dernières années par des études telles que TESS. Les observations de Webb commenceront à révéler la diversité des atmosphères qui existent sur ces petites planètes en recherchant des preuves de la présence de molécules comme l’eau, le dioxyde de carbone et le méthane dans leurs atmosphères. Étant donné que les naines M sont généralement beaucoup plus actives que le Soleil et qu’elles ont des éruptions stellaires énergétiques qui pourraient potentiellement enlever l’atmosphère de ces planètes, les observations de Webb pourraient même révéler que certaines de ces petites planètes n’ont pas d’atmosphère du tout.

La mission TESS de la NASA découvre la plus petite planète de son histoire

Cette illustration d’artiste montre trois petites planètes découvertes par TESS autour d’une étoile naine M appelée L 98-59. Les planètes c et d sont à peine 1,4 et 1,6 fois plus grandes que la Terre et seront observées au cours de la première année de la mission Webb. Crédits : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

“Avec TESS et d’autres relevés qui continuent à découvrir des planètes supplémentaires dans notre galaxie à un rythme régulier et Webb qui se prépare à étudier les atmosphères de beaucoup de ces mondes nouvellement découverts, nos aventures d’exoplanètes ne font à bien des égards que commencer.”

Knicole Colón, scientifique adjoint du projet Webb pour la science des exoplanètes, NASACentre de vol spatial Goddard de la NASA

Stefanie Milam, scientifique adjointe du projet Webb pour les sciences planétaires, NASA Goddard.

Jonathan Gardner, scientifique principal adjoint du projet Webb, NASA Goddard.

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