Les premières images glorieuses du télescope spatial Webb : Le capteur de guidage fin donne un aperçu

Cette image de test du détecteur de guidage fin a été acquise en parallèle avec l’imagerie NIRCam de l’étoile HD147980 sur une période de huit jours au début du mois de mai 2022. Cette image technique représente un total de 32 heures de temps d’exposition à plusieurs pointages superposés du canal Guider 2. Les observations n’ont pas été optimisées pour la détection d’objets faibles, mais néanmoins, l’image capture des objets extrêmement faibles et constitue, pour l’instant, l’image la plus profonde du ciel infrarouge. La réponse en longueur d’onde non filtrée du guide, de 0,6 à 5 micromètres, contribue à cette extrême sensibilité. L’image est monochromatique et est affichée en fausses couleurs avec le blanc-jaune-orange-rouge représentant la progression du plus brillant au plus faible. L’étoile brillante (à une magnitude de 9,3) sur le bord droit est 2MASS 16235798+2826079. Il n’y a qu’une poignée d’étoiles dans cette image, qui se distinguent par leurs pics de diffraction. Le reste des objets sont des milliers de galaxies de faible intensité, certaines dans l’univers proche, mais beaucoup, beaucoup plus dans l’univers lointain. Crédit : NASA, ASC, et équipe FGS.

Nous ne sommes plus qu’à cinq jours de l’anniversaire du 12 juillet.^th Nous sommes à cinq jours de la publication des premières images en couleur du télescope spatial James Webb de la NASA, mais comment l’observatoire trouve-t-il ses cibles et les verrouille-t-il ? Le détecteur de guidage fin (FGS) du Webb a été conçu pour répondre à cette question particulière. (Le FGS, ainsi que le NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph), ont été mis au point par l’Agence spatiale canadienne). Récemment, le FGS a capturé une vue des étoiles et des galaxies qui donne un aperçu de ce que les instruments scientifiques du JWST vont révéler dans les semaines, les mois et les années à venir.

Même si l’objectif principal du FGS est de permettre des mesures scientifiques et des images précises grâce à un pointage de précision, il a toujours été capable de capturer des images. Lorsqu’il le fait, l’imagerie n’est généralement pas conservée : Étant donné la largeur de bande de communication limitée entre L2 et la Terre (une distance de 1,5 million de kilomètres), Webb n’envoie que les données de deux instruments scientifiques au maximum à la fois. Cependant, au cours d’un test de stabilité d’une semaine en mai, l’équipe a réalisé qu’il y avait une bande passante disponible pour le transfert de données et qu’elle pouvait donc conserver les images capturées.

Le télescope spatial James Webb sera l’observatoire spatial le plus important de la prochaine décennie, au service des astronomes du monde entier. L’un des deux éléments canadiens du télescope spatial James Webb, le FGS est le capteur de guidage le plus sophistiqué de tous les télescopes jamais construits. Il se verrouille sur les étoiles brillantes de l’espace lointain pour assurer la netteté des images du Webb. Crédit : ASC

L’image d’essai technique qui en résulte (illustrée en haut de cet article) présente des caractéristiques assez grossières. Elle n’a pas été optimisée pour être une observation scientifique ; les données ont plutôt été prises pour tester la capacité du télescope à rester verrouillé sur une cible, mais elle donne une idée de la puissance du télescope. Elle porte quelques marques des vues que Webb a produites au cours de ses préparatifs post-lancement. Les étoiles brillantes se distinguent par leurs six longues pointes de diffraction bien définies, un effet dû aux segments de miroir à six côtés de Webb. Au-delà des étoiles, les galaxies occupent presque tout l’arrière-plan.

Selon les scientifiques de Webb, le résultat, obtenu grâce à 72 expositions sur 32 heures, est l’une des images les plus profondes de l’univers jamais réalisées. Lorsque l’ouverture du FGS est ouverte, il n’utilise pas de filtres de couleur comme les autres instruments scientifiques – ce qui signifie qu’il est impossible d’étudier l’âge des galaxies dans cette image avec la rigueur nécessaire à une analyse scientifique. Mais même en capturant des images non planifiées pendant un test, FGS est capable de produire des vues étonnantes du cosmos.

“With the Webb telescope achieving better-than-expected image quality, early in commissioning we intentionally defocused the guiders by a small amount to help ensure they met their performance requirements. When this image was taken, I was thrilled to clearly see all the detailed structure in these faint galaxies. Given what we now know is possible with deep broad-band guider images, perhaps such images, taken in parallel with other observations where feasible, could prove scientifically useful in the future,” said Neil Rowlands, program scientist for Webb’s Fine Guidance Sensor, at Honeywell Aerospace.

Since this image was not created with a science result in mind, there are a few features that are quite different than the full-resolution images that will be released on July 12. Those images will include what will be – for a short time at least – the deepest image of the universe ever captured, as NASA Administrator Bill Nelson announced on June 29.

The FGS image is colored using the same reddish color scheme that has been applied to Webb’s other engineering images throughout commissioning. In addition, there was no “dithering” during these exposures. Dithering is when the telescope repositions slightly between each exposure. In addition, the centers of bright stars appear black because they saturate Webb’s detectors, and the pointing of the telescope didn’t change over the exposures to capture the center from different pixels within the camera’s detectors. The overlapping frames of the different exposures can also be seen at the image’s edges and corners.

In this engineering test, the purpose was to lock onto one star and to test how well Webb could control its “roll” – literally, Webb’s ability to roll to one side like an aircraft in flight. That test was performed successfully – in addition to producing an image that sparks the imagination of scientists who will be analyzing Webb’s science data, said Jane Rigby, Webb’s operations scientist at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

“The faintest blobs in this image are exactly the types of faint galaxies that Webb will study in its first year of science operations,” Rigby said.

Alors que les quatre instruments scientifiques de Webb seront en définitiveRévélant la nouvelle vision de l’univers du télescope, le détecteur de guidage fin est l’instrument qui sera utilisé dans chaque observation du Webb au cours de la durée de vie de la mission. Le FGS a déjà joué un rôle crucial dans l’alignement de l’optique du Webb. Maintenant, lors des premières observations scientifiques réelles effectuées en juin et lorsque les opérations scientifiques commenceront à la mi-juillet, il guidera chaque observation Webb vers sa cible et maintiendra la précision nécessaire pour que Webb fasse des découvertes révolutionnaires sur les étoiles, les exoplanètes, les galaxies et même les cibles mobiles au sein de notre système solaire.