Le télescope spatial James Webb : préparez-vous à une nouvelle façon de voir l’univers

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 consistant à déplacer le télescope dans sa position orbitale finale, à déplier le télescope et à mesure que tout refroidissait, à calibrer les caméras et les capteurs à bord.

Le lancement s’est déroulé aussi bien qu’un lancement de fusée peut l’être. L’une des premières choses que mes collègues de la NASA ont remarquées était que le télescope avait plus de carburant à bord que prévu pour effectuer de futurs ajustements à son orbite. Cela permettra à Webb de fonctionner beaucoup plus longtemps que l’objectif initial de 10 ans de la mission.

La première tâche pendant le voyage d’un mois de Webb vers son emplacement final en orbite a été de déplier le télescope. Cela s’est déroulé sans aucun accroc, à commencer par le déploiement à blanc du pare-soleil qui aide à refroidir le télescope, suivi de l’alignement des miroirs et de l’activation des capteurs.

Une fois le pare-soleil ouvert, notre équipe a commencé à surveiller les températures des quatre caméras et spectromètres à bord, 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, vu ici, mesurera la lumière infrarouge des galaxies extrêmement lointaines et anciennes. C’était le premier instrument à être mis en ligne et a aidé à aligner les 18 segments de miroir. Crédit : NASA/Chris Gunn

2. Qu’avez-vous testé en premier ?

Les caméras de Webb se sont refroidies comme les ingénieurs l’avaient prédit, et le premier instrument que l’équipe a allumé était la caméra infrarouge proche ou NIRCam. NIRCam est conçu pour étudier la faible lumière infrarouge produite par les plus anciennes étoiles ou galaxies de l’univers. Mais avant de pouvoir le faire, NIRCam a dû aider à aligner les 18 segments individuels du miroir Webbs.

Une fois NIRCam refroidi à moins 280 F, il était suffisamment froid pour commencer à détecter la lumière réfléchie par les segments de miroir Webbs et produire les premières images des télescopes. L’équipe NIRCam était ravie lorsque la première image lumineuse est arrivée. Nous étions en affaires !

Ces images ont montré que les segments de miroir pointaient tous vers une zone relativement petite du ciel, et l’alignement était bien meilleur que les pires scénarios que nous avions prévus.

Webbs Fine Guidance Sensor est également entré en service à ce moment-là. Ce capteur aide à maintenir le télescope pointé de manière constante sur une cible, tout comme la stabilisation d’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 composer l’alignement des segments de miroir jusqu’à ce qu’il soit pratiquement parfait, bien meilleur que le minimum requis pour une mission réussie.

3. Quels capteurs ont ensuite pris vie ?

Alors que l’alignement des miroirs se terminait le 11 mars, le spectrographe proche infrarouge NIRSpec et l’imageur proche infrarouge et le spectrographe sans fente NIRISS ont fini de refroidir et ont rejoint la fête.

NIRSpec est conçu pour mesurer la force de différentes longueurs d’onde de lumière provenant d’une cible. Ces informations peuvent révéler la composition et la température d’étoiles et de galaxies lointaines. NIRSpec le fait en regardant son objet cible à travers une fente qui empêche toute autre lumière d’entrer.

NIRSpec a plusieurs fentes qui lui permettent de regarder 100 objets à la fois. Les membres de l’équipe ont commencé par tester le mode multi-cibles, en ordonnant aux fentes de s’ouvrir et de se fermer, et ils ont confirmé que les fentes répondaient correctement aux commandes. Les prochaines étapes mesureront exactement où pointent les fentes et vérifieront que plusieurs cibles peuvent être observées simultanément.

NIRISS est un spectrographe sans fente qui décompose également la lumière dans ses différentes longueurs d’onde, mais il est plus efficace pour observer tous les objets dans un champ, pas seulement ceux sur les fentes. Il dispose de plusieurs modes, dont deux spécialement conçus pour étudier les exoplanètes particulièrement proches de leurs étoiles mères.

Jusqu’à présent, les vérifications et les étalonnages des instruments se sont déroulés sans heurts, et les résultats montrent que NIRSpec et NIRISS fourniront des données encore meilleures que celles prévues par les ingénieurs 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 (à gauche), NASA/ESA/CSA/STScI (à droite)

4. Quel a été le dernier instrument à s’allumer ?

Le dernier instrument à démarrer sur Webb était le Mid-Infrared Instrument, ou MIRI. MIRI est conçu pour prendre des photos de galaxies lointaines ou nouvellement formées ainsi que de petits objets faibles comme les astéroïdes. Ce capteur détecte les longueurs d’onde les plus longues des instruments Webbs et doit être maintenu à moins 449 F à seulement 11 degrés F au-dessus

 » data-gt-translate-attributes= »[{ » attribute= » »>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 Webbs large mirror, it allows MIRI to penetrate these dust clouds and reveal the stars and structures in such galaxies for the first time.

5. Whats next for Webb?

As of June 15, 2022, all of Webbs 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 Webbs 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 hasnt 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.

This article was first published in The Conversation.