Engager! Le télescope Webb se prépare à percer les secrets de l’évolution galactique

Le cosmos a parcouru un long chemin (jeu de mots). Mais l’histoire la plus fantastique de tous les temps n’est pas entièrement comprise – en particulier les premiers chapitres, “écrits” dans l’histoire au cours des deux à trois cents millions d’années des 13,8 milliards d’années d’existence de l’univers.

Le télescope spatial James Webb pourrait être la clé. L’observatoire peut regarder environ trois fois plus loin dans le temps que l’emblématique Hubble. Le Webb détectera des longueurs d’onde infrarouges suffisamment longues pour percer le smog dense de toute la lumière et de la poussière qui se trouve entre la Terre et les postes galactiques les plus éloignés, révélant des informations sur l’ancien univers où ces longueurs d’onde ont commencé leur voyage dans l’espace il y a des milliards d’années.

Bien qu’il ne soit pas encore tout à fait prêt à collecter des données, le télescope Webb promet un niveau de perception rendu possible par ses quatre instruments. Ces instruments peuvent fonctionner en même temps pour siphonner les observations d’objets comme les galaxies – maximisant ainsi l’efficacité du télescope.

Télescope James Webb : mise à jour de la mission

Le 17 mars, la NASA a annoncé que le Webb avait entamé une nouvelle phase de ses préparatifs pour regarder en profondeur dans l’espace et le temps : une procédure de six semaines appelée alignement multi-instruments multi-champs (MIMF). Ce processus contribuera à garantir la mise en service de ses quatre instruments scientifiques d’ici l’été de cette année.

Le processus est une prochaine étape critique après le triomphe le plus récent de Webb : la production de la première image focalisée de la mission, publiée par la NASA le 11 mars, d’une étoile. L’image a été rendue possible en alignant soigneusement tous les 18 segments de miroir de Webb pour qu’ils fonctionnent comme une seule unité – mais cette procédure est également toujours en cours, explique Jonathan Gardner, scientifique principal adjoint du projet Webb. Inverse.

Dans cette image, la première image mise au point d’une étoile par Webb, vous pouvez également voir de minuscules points rouges brillants – ce sont des galaxies dans l’univers lointain.Nasa

“Nous les avons alignés afin que nous puissions avoir une image parfaitement focalisée dans l’une de nos quatre caméras, mais nous devons maintenant modifier cet alignement afin qu’il soit parfait sur l’ensemble du champ de vision des quatre instruments”, explique Gardner.

Le processus d’alignement actuel sera suivi de deux mois passés à réviser les différents filtres et modes des quatre caméras du télescope. Enfin, les préparatifs atteindront un crescendo à l’été lorsque la mission publiera ses premières images scientifiques. Gardner prévoit que ceux-ci seront publiés à la mi-juillet 2022.

Que détectera le Webb ?

Un domaine d’étude central pour le Webb sera les premières galaxies. Ces corps cosmiques sont des phares pour les scientifiques qui étudient l’univers primitif. Parce que Webb permet aux scientifiques d’utiliser plus d’un instrument à la fois, il peut collecter des gouttes plus précieuses de lumière galactique émanant de ces lanternes lointaines.

Le scientifique interdisciplinaire de Webb, Rogier Windhorst, explique comment cela fonctionne : imaginez “une tranche d’ananas circulaire complète avec un trou au milieu” comme substitut du champ de vision de Webb.

Dans ce champ de vision, deux des quatre instruments opérationnels peuvent observer le ciel en même temps, explique Windhorst.

La collecte de données à partir de deux instruments à la fois permet aux scientifiques de récolter deux fois plus d’informations sur l’univers lointain au cours d’une seule fenêtre de temps. Par exemple, si quelqu’un prend une image de deux régions différentes non adjacentes de l’univers primitif à travers le même filtre. Un coup, mais deux fois plus de données.

« Vous devez le planifier pour vous assurer que les données sont utiles, mais si vous le planifiez correctement, vous doublez essentiellement les données. Observer ainsi deux fois plus efficacement », déclare Windhorst. Cela peut être particulièrement utile pour les relevés en profondeur, qui examinent un seul champ de vision pendant une longue période pour collecter autant de données que possible pour que les scientifiques les examinent ensuite.

L’image montre une partie centrale du champ profond de Hubble, créé à partir d’expositions prises en 1995. Le champ profond de Hubble couvre un morceau de ciel d’environ un treizième du diamètre de la pleine lune.Nasa

Le Hubble Ultra Deep Field est l’un des exploits les plus importants accomplis par le prédécesseur de Webb. Hubble a passé 592 heures à créer ce paysage cosmique emblématique ; Webb ne prendrait que 30 heures pour faire la même chose, dit Windhorst.

“Le type de capacité parallèle vient avec la conception du télescope”, explique Gardner, scientifique de Webb.

« Mais pour prendre n’importe quel type de données, les quatre instruments… doivent être alignés pour avoir une bonne image nette dans ces instruments. Et c’est le processus dans lequel nous sommes en ce moment.”

Selon Windhorst, la caméra proche infrarouge (NIRCam) de Webb et l’imageur proche infrarouge et le spectrographe sans fente (NIRISS) sont exceptionnellement efficaces en tandem car ce sont des instruments similaires, de sorte que les données de l’un complètent l’autre.

Comment Webb pourrait expliquer l’évolution galactique

Il y a une autre grande raison pour laquelle cette approche est utile : l’analyse statistique des galaxies nous aide à comprendre leur évolution.

Les galaxies sont les îles de l’univers où se concentrent la matière, la matière noire et la lumière. Les étoiles et les planètes qui ont fusionné dans les premières galaxies l’ont peut-être fait assez rapidement à certains endroits pour produire des trous noirs supermassifs, que l’on trouve maintenant au centre de presque toutes les galaxies que nous avons jamais observées. Les galaxies des premiers millions d’années de l’univers seront des cibles fréquentes des yeux étonnants de Webb ; des galaxies à la limite des capacités de Hubble qui peuvent rapprocher les chercheurs de la compréhension de la raison pour laquelle l’univers apparaît tel qu’il est aujourd’hui.

Les objets les plus éloignés que nous pouvons voir nous semblent comme s’ils étaient apparus dans l’univers primitif lorsque leur lumière a commencé à voyager.Nasa

C’est un jeu de nombres : étant donné que les galaxies évoluent sur des échelles de temps extrêmement longues de millions et de milliards d’années, vous ne pouvez pas observer les changements d’une seule galaxie en temps réel. Les cosmologues qui étudient l’évolution de ces structures ne peuvent pas aborder leurs recherches comme un horticulteur peut étudier une seule plante pour glaner ses transformations.

«Ce que nous devons faire avec les galaxies, c’est que nous devons regarder les galaxies les plus éloignées pour voir comment les galaxies commencent, puis nous devons regarder les galaxies moins éloignées pour voir le type de propriétés moyennes changer avec le temps. Nous ne pouvons pas faire une comparaison individuelle », explique Gardner.

Les scientifiques effectuent des enquêtes en profondeur pour essayer de repérer ces changements lents. La collecte de données parallèle augmente le nombre de galaxies d’âge similaire qu’elles peuvent observer de différentes manières à la fois, révélant plus d’informations sur un chapitre particulier de l’histoire de l’univers.

Outre la cible principale, les instruments de Webb pourraient également collecter des observations de galaxies plus anciennes ou plus jeunes. Cela fournit des données sur les différentes étapes évolutives qui pourraient passer inaperçues autrement.

“C’est comme l’archéologie ou la paléontologie : en creusant plus profondément, vous pouvez voir des couches de plus en plus anciennes, mais vous ne voyez pas les mêmes choses”, explique Gardner.

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