Le télescope spatial Webb de la NASA est si bon que nous pourrions avoir besoin de modèles planétaires améliorés

Il est devenu extrêmement clair, au cours des derniers mois, que le télescope spatial James Webb de la NASA fait exactement ce qu’il a prévu de faire. Comme ses créateurs l’avaient espéré, la machine de plusieurs milliards de dollars « déplie l’univers » à la perfection en révélant une lumière cosmique que nous ne pouvons pas voir de nos propres yeux – et ses excellents résultats font que même les astronomes les plus improbables se sentent vivants.

À cause de ce télescope plaqué or, Twitter s’est déchaîné un jour sur un point rouge trouble. Pendant 48 heures, les gens du monde entier ont été bouche bée devant une galaxie née peu après la naissance du temps lui-même. Il semblerait que, grâce aux prouesses technologiques du JWST, l’humanité soit unie sur la poussière d’étoiles.

Mais voici la chose.

Au milieu de la crainte personnelle, les scientifiques du Massachusetts Institute of Technology avertissent que nous devrions considérer un élément crucial scientifique conséquence d’avoir un télescope de super-héros.

Si le JWST est comme une mise à niveau de la portée de zéro à 100, se demandent-ils, est-il possible que nos modèles scientifiques aient également besoin d’un redémarrage de zéro à 100 ? Les ensembles de données que les scientifiques utilisent depuis des décennies sont-ils incapables de correspondre à la puissance de l’appareil et ne parviennent-ils donc pas à révéler ce qu’il essaie de nous dire ?

« Les données que nous obtiendrons du JWST seront incroyables, mais … nos connaissances seront limitées si nos modèles ne correspondent pas en qualité », a déclaré Clara Sousa-Silva, astrochimiste quantique au Center for Astrophysics de Harvard. & Smithsonian, a déclaré à CNET.

Et, selon une nouvelle étude dont elle est co-auteur, publiée jeudi dans la revue Nature Astronomy, la réponse est oui.

Plus précisément, cet article suggère que certains des outils d’analyse de la lumière que les scientifiques utilisent normalement pour comprendre les atmosphères des exoplanètes ne sont pas totalement équipés pour traiter les données lumineuses exceptionnelles du JWST. À long terme, un tel obstacle peut avoir le plus d’impact massif Quête JWST de tous : la chasse à la vie extraterrestre.

« Actuellement, le modèle que nous utilisons pour décrypter les informations spectrales n’est pas à la hauteur de la précision et de la qualité des données que nous avons du télescope James Webb », a déclaré Prajwal Niraula, étudiant diplômé au département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT et co- auteur de l’étude, a déclaré dans un communiqué. « Nous devons améliorer notre jeu. »

Voici une façon de penser à l’énigme.

Imaginez que vous associez la console Xbox la plus récente et la plus puissante à la toute première itération d’un téléviseur. (Oui, je connais le caractère hypothétique extrême de mon scénario). La Xbox essaierait de donner au téléviseur de superbes graphismes haute résolution, colorés et magnifiques à nous montrer – mais le téléviseur n’aurait pas la capacité de calculer quoi que ce soit.

Je ne serais pas surpris si le téléviseur explosait. Mais le fait est que vous ne le feriez pas connaître ce que la Xbox essaie de vous fournir, à moins que vous n’obteniez un téléviseur haute résolution tout aussi élevé.

De même, dans la veine des découvertes d’exoplanètes, les scientifiques alimentent un tas de données de lumière ou de photons de l’espace lointain dans des modèles qui testent «l’opacité». L’opacité mesure la facilité avec laquelle les photons traversent un matériau et diffère en fonction de facteurs tels que la longueur d’onde de la lumière, la température et la pression du matériau.

Cela signifie que chaque interaction de ce type laisse derrière elle une signature révélatrice des propriétés du photon et, par conséquent, en ce qui concerne les exoplanètes, du type d’atmosphère chimique que ces photons ont traversé pour atteindre le détecteur de lumière. C’est ainsi que les scientifiques calculent en quelque sorte à l’envers, à partir des données lumineuses, de quoi est composée l’atmosphère d’une exoplanète.

Dans ce cas, la liaison du détecteur se trouve sur le télescope spatial James Webb – mais dans la nouvelle étude de l’équipe, après avoir mis à l’épreuve le modèle d’opacité le plus couramment utilisé, les chercheurs ont vu les données lumineuses du JWST frapper ce qu’ils appellent un « mur de précision ». « 

Le modèle n’était pas assez sensible pour analyser des choses comme si une planète a une température atmosphérique de 300 ou 600 Kelvin, disent les chercheurs, ou si un certain gaz occupe 5% ou 25% de l’atmosphère. Une telle différence est non seulement statistiquement significative, mais selon Niraula, « elle est également importante pour nous permettre de contraindre les mécanismes de formation planétaire et d’identifier de manière fiable les biosignatures ».

C’est-à-dire la preuve d’une vie extraterrestre.

« Nous devons travailler sur nos outils d’interprétation », a déclaré Sousa-Silva, « afin que nous ne nous retrouvions pas à voir quelque chose d’incroyable à travers JWST sans savoir comment l’interpréter. »

De plus, l’équipe a également trouvé que ses modèles dissimulaient en quelque sorte ses lectures incertaines. Quelques ajustements peuvent facilement dissimuler l’incertitude, en jugeant les résultats comme un bon ajustement lorsqu’ils sont incorrects.

« Nous avons constaté qu’il y a suffisamment de paramètres à modifier, même avec un mauvais modèle, pour obtenir un bon ajustement, ce qui signifie que vous ne sauriez pas que votre modèle est erroné et que ce qu’il vous dit est faux », Julien de Wit, professeur adjoint à l’EAPS du MIT et co-auteur de l’étude, a déclaré dans un communiqué.

À l’avenir, l’équipe demande instamment que les modèles d’opacité soient améliorés pour tenir compte de nos révélations spectaculaires du JWST, appelant en particulier à des études croisées entre l’astronomie et la spectroscopie.

« Il y a tellement de choses qui pourraient être faites si nous savions parfaitement comment la lumière et la matière interagissent », déclare Niraula. « Nous le savons assez bien autour des conditions de la Terre, mais dès que nous nous déplaçons vers différents types d’atmosphères, les choses changent, et c’est beaucoup de données, de qualité croissante, que nous risquons de mal interpréter. »

De Wit compare le modèle d’opacité actuel à l’ancien outil de traduction de la langue Rosetta Stone, expliquant que jusqu’à présent, cette pierre de Rosetta fonctionnait bien, comme avec le télescope spatial Hubble.

« Mais maintenant que nous passons au niveau supérieur avec la précision de Webb », a déclaré le chercheur, « notre processus de traduction nous empêchera de saisir des subtilités importantes, telles que celles qui font la différence entre une planète habitable ou non. »

Comme le dit Sousa-Silva, « c’est un appel à améliorer nos modèles, afin que nous ne manquions pas les subtilités des données ».