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Au cours de son court séjour dans l’espace, le télescope James Webb réécrit et augmente une grande partie de ce que nous savons de notre univers. Allons-y et regardons les découvertes du télescope James Webb, des exoplanètes aux ceintures d’astéroïdes.
Quelle est la particularité du télescope James Webb ?
Pour apprécier les découvertes du télescope James Webb, nous devons jetez un coup d’œil sur ce qui rend le télescope si unique.
C’est gigantesque
Le télescope James Webb (JWST) est le plus grand télescope jamais placé dans l’espace, avec 270 pieds carrés de surface de miroir de collecte combinée primaire. Le télescope spatial Hubble a une surface de miroir de collecte combinée primaire de 50 pieds carrés.
Alors ! Beaucoup! Miroirs !
Le JWST est doté de 18 miroirs de forme hexagonale en béryllium recouverts d’or. Chaque section de forme hexagonale du miroir primaire comporte sept actionneurs. Les actionneurs permettent de régler la position de chaque miroir indépendamment des autres miroirs. La possibilité de régler chaque miroir indépendamment et de corriger les erreurs de positionnement permet finalement aux 18 miroirs d’agir comme un seul miroir.
Optique de collection de lumière follement bonne
Le télescope James Webb peut voir des objets trop vieux, éloignés ou faibles pour le télescope spatial Hubble.
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Plus c’est gros, mieux c’est ! La grande zone de collecte de surface du miroir principal (270 pieds2) peut collecter des signaux plus petits et plus faibles que le télescope spatial Hubble n’a pas pu capturer.
L’optique de collecte de lumière JWST est si bonne que nous pouvons observer environ 13,4 milliards il y a des années. Nous pouvons « voir » ce qui s’est passé lorsque l’univers s’est développé environ 300 millions d’années après le big bang. Nous pouvons voir la lumière émaner de la formation des premières galaxies.
Hubble Collection Optics
Le télescope spatial Hubble est principalement conçu pour capturer des données électromagnétiques à partir de longueurs d’onde optiques et ultraviolettes.
JWST Collection Optics
La détection infrarouge est l’objectif principal du JWST. Lorsque la lumière parcourt de longues distances, la longueur d’onde se déplace. Les ondes électromagnétiques qui ont commencé comme visibles pour l’œil humain (et Hubble) se sont déplacées vers des longueurs d’onde plus longues (ou plus courtes) qui ne sont pas capturées par l’œil humain (ou Hubble). Le JSWT peut”voir”environ 150 milliards d’années plus tôt (dans le temps) que le télescope spatial Hubble.
Le JWST ne fait que commencer !
Aussi fou que cela puisse paraître, le JWST n’est en service que depuis un an environ. Le JWST a été lancé le 25 décembre 2021 et est entré en service fin juin 2022. Pendant ce court laps de temps, le JWST révèle une quantité fantastique de données.
Allons-y et regardons les 5 choses de James Webb a découvert, des exoplanètes aux ceintures d’astéroïdes.
Découverte du télescope James Webb #1 : Formation précoce des galaxies
La capacité de voir dans le temps a rapidement bouleversé une grande partie de ce que les scientifiques pensent de la formation de galaxies. Le JWST a utilisé ses capacités de détection UV pour découvrir six galaxies gigantesques (optiquement décalées vers le rouge) qui existaient environ 500 à 700 millions d’années après le Big Bang.
Ces objets sont bien plus massifs que prévu », a déclaré le co-auteur de l’étude, Joel Leja, professeur adjoint d’astronomie et d’astrophysique à la Penn State University, dans un communiqué.”Nous nous attendions à ne trouver que de minuscules, jeunes, bébés galaxies à ce stade, mais nous avons découvert des galaxies aussi matures que la nôtre dans ce qui était auparavant considéré comme l’aube de l’univers.
Joel Leja/CNN
Détecter des galaxies matures au lieu de jeunes galaxies remet en question presque tout ce que les scientifiques croyaient sur la formation des galaxies. Il existe deux théories principales sur la formation des galaxies.
Théorie de la formation des galaxies #1 (théorie la plus acceptée)
Les étoiles se forment lorsque la poussière et le gaz s’effondrent en raison de leur propre attraction gravitationnelle.
Théorie de la formation des galaxies #2 (Pas si populaire)
La petite matière s’agglutine. Plus de petites matières collent sur la petite matière en grappe. Répétez le processus jusqu’à ce que la formation des galaxies soit terminée.
Qu’est-ce que cela signifie ?
La théorie acceptée de la formation des galaxies est remise en question par la découverte de galaxies matures aux premiers stades de l’univers après le Big Bang. Si la théorie la plus acceptée est correcte, comment les galaxies matures peuvent-elles exister ? Ne devraient-elles pas encore se développer ?
La détection de ces six galaxies gigantesques signifie que 99 % des algorithmes de modélisation informatique de l’évolution de l’univers doivent être corrigés. OUAH ! Mieux vaut dépoussiérer la touche”Suppr” !
Découverte du télescope James Webb #2 : les exoplanètes
Les images optiques et certaines analyses infrarouges étaient les principales méthodes de détection des exoplanètes (planètes d’un autre système solaire ) jusqu’à ce que le JWST explose dans l’espace avec des capacités IR.
Lorsqu’une exoplanète passe devant”son”étoile, l’intensité de l’étoile diminue dans la zone devant l’exoplanète. Nous ne pouvions pas”voir”la planète, mais nous pouvions”voir”les effets d’une exoplanète en orbite autour de son propre soleil.
Le JWST lève le voile de mystère entourant les exoplanètes et nous permet de comprendre la planète formation.
HIP 65426
L’exoplanète géante gazeuse HIP 65426-b orbite autour de l’étoile appelée HIP 65426. HIP 65426-b est à environ 385 années-lumière de la Terre.
HIP 65426 b est un super Exoplanète Jupiter découverte en 2017.
©NASA et STScl – Licence
Où est l’exoplanète ?
La signature spectrale de l’exoplanète est enfouie dans la signature spectrale (très brillante) de l’étoile elle-même. JWST collectant des données de cette étoile n’est pas révolutionnaire; le télescope spatial Hubble a déjà collecté des données.
Collecter plus de longueurs d’onde que le télescope spatial Hubble
Ce qui est différent du télescope spatial Hubble est la capacité de JWST à collecter à partir d’une gamme de longueurs d’onde plus complète , bloquer les signaux indésirables et filtrer les données. Le JWST utilise une caméra proche infrarouge (NIRCam) et un instrument MIRI Mid-Infrared (MIRI.)
Le NIRCam est une caméra infrarouge conçue pour des longueurs d’onde comprises entre 0,6 et 5 microns. Le MIRI est un spectrographe infrarouge de milieu de gamme qui détecte les longueurs d’onde comprises entre 5 et 28 microns.
NIRCam et MIRI
La caméra proche infrarouge (NIRCam) est l’imageur principal des télescopes James Webb. Le NIRCam couvre la gamme de longueurs d’onde infrarouge de 0,6 à 5 microns.
L’image violette montre la caméra infrarouge proche (NICCam) avec une longueur d’onde de 3 microns. L’image bleue montre la caméra infrarouge proche (NICCam) avec une longueur d’onde de 4,44 microns. L’image jaune montre l’instrument MIRI Mid-Infrared (MIR) avec une longueur d’onde de 11,4 microns. L’image rouge montre l’instrument MIRI Mid-Infrared (MIRI) avec une longueur d’onde de 15,5 microns.
Coronagraphe
Un coronagraph, en plus de NIRCam et MIRI, modifie le signal entrant. Un coronographe est un miroir avec plusieurs lentilles qui focalisent le signal lumineux entrant. Le réglage des miroirs et des lentilles bloque environ 98,55 de la lumière d’une étoile.
WASP-96b
WASP-96b est une exoplanète géante gazeuse située à environ 1 120 années-lumière de la Terre. Les astronomes terrestres ont prouvé en 2018 que WASP-96 avait un ciel clair et clair.
Les nuages, la poussière et les gaz sont le fléau des planétologues qui espèrent voir des exoplanètes. Le JWST a pu analyser la composition atmosphérique de WASP-96b avec son imageur proche infrarouge et son spectrographe sans fente (NIRISS).
WASP-96b orbite autour de son étoile semblable au Soleil WASP-96 tous les 3,5 jours terrestres.
©NASA et STScl – Licence
Les données du spectrographe de JWST révèlent que WASP-96b a des nuages, de la vapeur d’eau et brumes. Les nouvelles mesures de Webb montrent des preuves de vapeur d’eau, de brumes et de nuages inédits.
Des mesures comme celle-ci permettent aux planétologues de comprendre la formation des planètes. Les connaissances acquises grâce au WASP-96b augmentent la compréhension de la formation d’autres exoplanètes.
Preuve de concept
L’enthousiasme suscité par les exoplanètes et les données du JWST ne se limite pas aux exoplanètes elles-mêmes. (Désolé, exoplanètes !) Le niveau élevé d’excitation concerne vraiment le type de données que JWST peut fournir. Les données donnent un aperçu du type d’informations que les scientifiques peuvent extraire des observations à venir.
Découverte du télescope James Webb #3 : Qu’est-ce que cet astéroïde ?
Détecté (par hasard !) à l’intérieur de la mi-hauteur du télescope L’ensemble de données d’étalonnage infrarouge provenait d’un astéroïde aléatoire ! C’est le plus petit objet détecté par le JWST, mesurant un peu moins de 0,6 miles de long. L’astéroïde a à peu près la taille du Colisée romain.
Les scientifiques sont enthousiasmés par la découverte de l’astéroïde car elle met en évidence la capacité de détection JWST pour les petits objets. L’astronomie se concentre principalement sur les objets plus grands simplement parce que nous pouvons les voir ou les détecter et tracer leur trajectoire dans le ciel.
Les astéroïdes plus mineurs peuvent avoir autant d’informations scientifiques à fournir que les astéroïdes plus gros. Les deux ensembles d’astéroïdes sont originaires de la naissance du système solaire (notre maison !) il y a environ 4,5 milliards d’années. L’étude des astéroïdes proches de la Terre peut expliquer la formation de la Terre.
Découverte du télescope James Webb #4 : les piliers de la création
Les images du télescope spatial Hubble des piliers de la création sont emblématiques. L’image de gauche a éveillé l’imagination d’une nouvelle génération d’astronomes il y a vingt ans.
Les piliers de la création ont été rephotographiés par le télescope spatial James Webb en 2022.
©NASA et STScl – Licence
Le JWST se porte bien aussi sur le front de l’image ! Il est difficile d’exagérer à quel point ces images sont inspirantes pour les étudiants en herbe STEM. Dans vingt ans, nous pourrions regarder en arrière les piliers de la création du JWST avec étonnement, à la fois par le chemin parcouru depuis 2023 et par la qualité de la technologie dont nous disposons en 2043 !
Les piliers of Creation montrent les troncs d’éléphants de gaz et de poussière interstellaires dans la nébuleuse de l’Aigle, à environ 6 500 années-lumière de la Terre. Les données du NIRCam et du MIRI et”empilées”les unes sur les autres pour former une image composite.
Nous sommes maintenant capables de”voir à travers”une partie de la poussière dans les images du télescope spatial Hubble. Nous pouvons maintenant voir des étoiles nouvellement formées, des milliers d’entre elles. La poussière est un ingrédient crucial dans la formation des étoiles.
Les épaisses bandes de poussière combinées au gaz forment les”piliers”. Alors que les piliers commencent à s’effondrer en raison des forces gravitationnelles, ils se réchauffent lentement et une nouvelle étoile est née.
Découverte du télescope James Webb #5 : Wolf-Rayet 124
Wolf-Les étoiles Rayet sont les étoiles les plus brillantes, les plus proéminentes et les plus rares. Ces étoiles massives sont en fin de vie. Une étoile Wolf-Rayet se consume assez rapidement puis explose.
Certaines étoiles vivront des milliards d’années. D’autres étoiles, les plus grandes étoiles, ont des durées de vie plus courtes. Les étoiles Wolf-Rayet ne vivent que quelques millions d’années et sont dans la phase finale de leur — une phase qui ne durera que quelques centaines de milliers d’années.
Wolf-Rayet 124 est l’une des étoiles les plus rapides de la Voie lactée.
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WR 124 est à environ 15 000 années-lumière de la Terre dans la constellation Sagitta. L’étoile se rétrécit rapidement à mesure que des gaz chauds sont expulsés de la surface de l’étoile et dans l’espace.
Le rayonnement infrarouge illumine l’étoile. Le NIRCam et le MIRI du JWST ont collecté des données sur cette étoile rare. Les images ont été”empilées”les unes sur les autres pour former une image composite. Lorsque Wolf-Rayet 124 (ou toute autre étoile Wolf-Raynet) explose finalement, cela s’appelle une”explosion de supernova”.
Une explosion de supernova se produit après que l’étoile a consommé tous les éléments (l’hydrogène, suivi de hélium, puis carbone, etc.) jusqu’à ce qu’il atteigne le fer. Le diable se déchaîne sur l’élément de fer !
L’étoile ne peut pas consommer le fer et s’effondre sur elle-même. L’effondrement complet, du début à la fin, prend environ un quart de seconde. Une onde de choc traversera le noyau, sortira de l’étoile et créera un spectacle incroyable.
5 choses que James Webb a découvertes, des exoplanètes aux ceintures d’astéroïdes FAQ (Foire aux questions)
Combien de temps le télescope James Webb restera-t-il dans l’espace ?
Indéfiniment. L’attente actuelle est que le télescope a suffisamment de puissance restante pour fonctionner avec précision pendant au moins dix ans.
Sauf un exercice de ravitaillement (le télescope est à un million de kilomètres de la Terre), lorsque le carburant fourni est épuisé, le satellite tombera en orbite autour du soleil quand.
Où se trouve le télescope James Webb dans l’espace ?
L’emplacement du télescope James Webb s’appelle le Lagrange L2.
Le Lagrange L2 permet au JWST de résider dans un”sweet spot”qui nécessite très peu de consommation d’énergie pour rester équilibré entre la gravité de la Terre et celle du Soleil. La position de Lagrange L2 est à environ un million de kilomètres de la Terre.
Que se passe-t-il si quelque chose se brise sur le télescope James Webb ?
Le télescope spatial Hubble est environ 332 milles au-dessus de la surface de la Terre. La NASA a envoyé quatre missions différentes à Hubble pour effectuer des mises à niveau et des réparations.
Le télescope James Webb est à un million de kilomètres au-dessus de la surface de la Terre. S’il casse, il n’y a aucun moyen de le réparer. Les humains n’ont pas encore (encore) parcouru un million de kilomètres de la Terre.
La NASA a conçu et installé un port de ravitaillement dans le télescope James Webb. Pour le moment, la NASA n’a aucune méthode pour envoyer des astronautes ou un vaisseau spatial sans équipage au télescope James Webb pour le ravitailler. Pourtant, sachant à quel point les gens de la NASA sont intelligents, nous n’hésiterions pas à travailler sur un plan de ravitaillement pour une date ultérieure.