Comment vous pourriez découvrir certains des secrets les mieux gardés de l’univers › Geeky News

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Le poste a contribué l’article à Expert Voices: Op-Ed & Insights de Space.com.

Martin Barstow, professeur d’astrophysique et de sciences spatiales, Université de Leicester

Si tout se passe comme prévu, nous entrerons bientôt dans une nouvelle ère de l’astronomie. Le télescope spatial James Webb (JWST), le télescope spatial le plus grand, le plus cher et le plus complexe jamais construit, est maintenant dans l’espace, en direction de sa destination finale.

Le lancement du télescope spatial James Webb de 10 milliards de dollars le jour de Noël 2021, prévu depuis plus d’une décennie, était excitant et terrifiant pour les milliers de scientifiques, d’ingénieurs, de gestionnaires et de personnel de soutien qui ont mené la mission à ce point. . En tant que président du conseil d’administration du Space Telescope Science Institute, qui dirigera le centre d’opérations du JWST, j’ai partagé sa nervosité. Après tout, le potentiel scientifique de JWST est énorme et pourrait répondre à certaines des plus grandes questions sur l’univers.

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Le mystérieux univers primitif

JWST est souvent présenté comme un remplacement du télescope spatial Hubble, mais je préfère le voir comme un successeur. Hubble existe depuis plus de 30 ans et nous a donné une vue imprenable sur l’univers et des milliers de résultats scientifiques. Nous espérons et prévoyons qu’il continuera à fonctionner pendant de nombreuses années à venir.

Mais le miroir relativement petit de 2,4 mètres de diamètre, comparé aux télescopes au sol, limite sa sensibilité et sa capacité à observer des objets plus faibles. De plus, bien que Hubble ait une certaine capacité d’observation dans la lumière infrarouge, il ne peut pas accéder aux longueurs d’onde de la lumière des étoiles et des galaxies plus anciennes. Cependant, JWST pourra le faire. Vous pouvez même voir des étoiles de Population III (des étoiles formées à partir de matériaux primordiaux du Big Bang) qui n’ont jamais été entrevues auparavant.

Savoir quand les premières étoiles se sont formées, peu après le Big Bang, et comprendre comment elles ont produit les éléments constitutifs des premières galaxies est une question scientifique importante et l’un des principaux objectifs scientifiques de JWST. Nous savons que les éléments nécessaires à la vie et à la technologie moderne, tels que le carbone, le silicone et l’or, ont finalement été créés dans les premières étoiles, mais nous ne comprenons actuellement pas bien comment cela s’est produit.

La nécessité de détecter des objets faibles dans l’univers lointain a été un facteur important dans la conception de l’observatoire, déterminant sa taille, sa couverture de longueur d’onde et la nécessité de le garder très froid pour minimiser la lumière de fond indésirable.

L’étude des premières étoiles et galaxies n’est pas le seul programme scientifique que JWST mènera. Il est conçu comme un observatoire polyvalent où les astronomes du monde entier peuvent demander du temps pour soutenir leurs recherches. Par exemple, l’observation dans l’infrarouge permettra à JWST de voir à travers les nuages ​​de poussière qui enveloppent de très jeunes étoiles, opaques à la lumière visible.

Contrairement à Hubble, vous pourrez voir directement dans les pépinières stellaires, où naissent les étoiles et leurs systèmes planétaires. Les observations répondront à des questions sur la façon dont les nuages ​​de poussière et de gaz s’effondrent pour former des étoiles et sur la formation des systèmes planétaires qui les entourent.

Des étoiles se forment à l’intérieur de nébuleuses poussiéreuses, comme celle de la constellation d’Orion. (Crédit image : NASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Science Institute / ESA) et l’équipe du projet Hubble Space Telescope Orion Treasure)

Habitabilité de l’exoplanète

Lorsque les premiers plans de JWST ont été discutés il y a plus de 20 ans, aucune planète n’était connue autre que celles de notre propre système solaire. Depuis lors, les astronomes ont découvert des milliers de planètes en orbite autour d’autres étoiles de notre galaxie (exoplanètes). Une part importante du programme d’observation du JWST sera consacrée à l’étude de leurs atmosphères. La couverture en longueur d’onde du JWST est particulièrement bien adaptée à l’étude des molécules dans les atmosphères des exoplanètes et le fond infrarouge faible de l’espace, ce qui lui confère un avantage considérable par rapport aux télescopes au sol.

Il existe deux techniques disponibles. On profite du fait que les planètes peuvent passer devant leur étoile mère (appelée transit), créant une baisse de la lumière que nous en voyons. En analysant la lumière, décomposée par longueur d’onde, avec une grande précision avant et pendant un transit, nous pouvons sonder l’atmosphère de la planète pour découvrir de quelles molécules elle est composée. Une autre technique utilise un instrument spécial appelé coronographe pour bloquer la lumière de l’étoile mère et permettre des images directes de la planète et étudier son atmosphère ou sa surface. Cela pourrait aider à déterminer si une planète est propice à la vie, justifiant peut-être une enquête plus approfondie et l’envoi d’un jour de mini-sondes spatiales.

Le but ultime est de trouver une planète similaire à la Terre, mais cela nécessiterait une combinaison de circonstances très heureuse, car elles sont susceptibles d’être rares dans le voisinage solaire et très faibles par rapport à l’étoile mère. Très probablement, JWST étudie des géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne ou des géantes de glace similaires à Uranus et Neptune dans notre propre système solaire. Aucun des systèmes planétaires connus ne ressemble au nôtre, avec de nombreuses planètes géantes sur des orbites plus proches que la nôtre, et un réchauffement plus extrême de leurs atmosphères et conditions climatiques plus dynamiques.

En plus d’étudier les planètes en dehors de notre système solaire, JWST pourra observer notre système planétaire d’origine. Sa grande sensibilité permettra l’identification et la caractérisation des comètes et autres corps glacés dans les régions ultrapériphériques du système solaire. Dans un endroit aussi éloigné, ces objets n’ont pratiquement pas changé depuis leur formation et peuvent contenir des indices sur les origines de la Terre, en particulier la source de son eau, qui peut être le résultat du bombardement de tels corps au début de leur vie.

JWST pourra également observer toutes les planètes situées en dehors de l’orbite terrestre du soleil, en étudiant leurs atmosphères et les variations climatiques saisonnières.

Des plans détaillés et des idées de ce qui sera découvert sont une justification essentielle des dépenses de construction d’un télescope ambitieux et révolutionnaire comme le JWST. Mais il y aura des découvertes que personne ne peut anticiper. Lorsque Hubble a été lancé, l’idée des exoplanètes était en grande partie de la science-fiction, mais l’étude des exoplanètes est devenue l’une de ses tâches principales. Je me demande quelle science incroyable nous attend avec JWST.

Cet article a été republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article original.

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