Le télescope Webb est prêt pour la SCIENCE. Voici ce que cela signifie

La NASA devrait publier les premières images prises par le télescope spatial James Webb le 12 juillet 2022. Elles marqueront le début de la prochaine ère dans astronomie alors que Webb – le plus grand télescope spatial jamais construit – commence à collecter des données scientifiques qui aideront à répondre aux questions sur les premiers instants de l’univers et permettront aux astronomes d’étudier les exoplanètes plus en détail que jamais. Mais il a fallu près de huit mois de voyage, de configuration, de test et d’étalonnage pour s’assurer que ce télescope le plus précieux est prêt pour les heures de grande écoute. Marcia Rieke, astronome à l’université d’Arizona et le scientifique responsable de l’une des quatre caméras de Webb, explique ce qu’elle et ses collègues ont fait pour mettre ce télescope en marche.

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 encombre, à commencer par le déploiement à bout de souffle du pare-soleil qui aide à refroidir le télescope, suivi de l’alignement des miroirs et de la mise en marche des capteurs.

Une fois le pare-soleil ouvert, notre équipe a commencé à surveiller les températures du 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.

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 dans 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 NIRCam a refroidi à moins 280 F, il était suffisamment froid pour commencer à détecter la lumière réfléchie par les segments de miroir de Webb et produire les premières images du télescope. 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 étaient tous pointant vers une zone relativement petite du cielet l’alignement était bien meilleur que les pires scénarios que nous avions prévus.

Le capteur de guidage fin de Webb est également entré en service à ce moment-là. Ce capteur aide à maintenir le télescope pointé de manière constante sur une cible, un peu 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 mieux 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 des 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. 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 brisera également la lumière dans ses différentes longueurs d’onde, mais il est meilleur à observer tous les objets dans un champ, pas seulement ceux sur 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.

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 de Webb et doit être maintenu à moins 449 F – à seulement 11 degrés F au-dessus du zéro absolu. S’il faisait plus chaud, les détecteurs ne capteraient que la chaleur de l’instrument lui-même, pas les objets intéressants à l’extérieur. espace. MIRI a son propre système de refroidissementqui a eu besoin de plus de temps pour devenir pleinement opérationnel avant que l’instrument puisse être allumé.

Les radioastronomes ont trouvé des indices qu’il y a des galaxies complètement caché par la poussière et indétectable par des télescopes comme Hubble qui capture des longueurs d’onde de lumière similaires à celles visibles par l’œil humain. Les températures extrêmement froides permettent à MIRI d’être incroyablement sensible à la lumière dans la gamme infrarouge moyen qui peut traverser la poussière plus facilement. Lorsque cette sensibilité est combinée avec le grand miroir de Webb, cela permet à MIRI de pénétrer ces nuages ​​de poussière et révéler les étoiles et les structures dans de telles galaxies pour la première fois.

5. Quelle est la prochaine étape pour Webb ?

Depuis le 15 juin 2022, tous les instruments de Webb sont allumés et ont pris leurs premières images. De plus, quatre modes d’imagerie, trois modes de séries chronologiques et trois modes spectroscopiques ont été testés et certifiés, il n’en reste plus que trois.

Le 12 juillet, la NASA prévoit de publier une suite d’observations teaser qui illustrent les capacités de Webb. Celles-ci montreront la beauté des images Webb et donneront également aux astronomes un véritable aperçu de la qualité des données qu’ils recevront.

Après le 12 juillet, le télescope spatial James Webb commencera à fonctionner à plein temps sur sa mission scientifique. Le calendrier détaillé pour l’année à venir n’a pas encore été publié, mais les astronomes du monde entier attendent avec impatience de récupérer les premières données du télescope spatial le plus puissant jamais construit.

Cet article présentant Marcia RiekeRegents Professeur d’Astronomie, Université d’Arizona. est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.