« Nous avons hâte de découvrir l’enfance des premières stars » › Geeky News

Le télescope spatial James Webb (JWST), l’instrument scientifique le plus attendu depuis le début du 21e siècle, va enfin décoller. Le lancement, initialement prévu le 18 décembre, a été repoussé au 22 décembre, puis au 24 décembre et enfin au 25 décembre… Mais cette fois (il devrait) être la bonne. Installé dans le carénage d’une fusée Ariane 5, le télescope sera lancé depuis le Centre spatial de Kourou en Guyane française pour entamer un voyage de six mois vers sa destination, Lagrange point 2, située à 1,5 million de kilomètres. kilomètres, près de quatre fois plus que la distance qui nous sépare de la Lune.

Là, il commencera une mission qui durera au moins cinq ans et demi. Il promet de révolutionner notre compréhension de l’histoire de l’univers. Un tournant pour l’Agence spatiale américaine (NASA), mais aussi pour ses partenaires européens et canadiens. Pierre Ferruit, directeur scientifique du télescope de l’Agence spatiale européenne (ESA) interrogé par L’Express, décrit l’objectif de ce télescope spatial et nous fait part de ses attentes et de ses espoirs.

L’Express : Il aura fallu trente ans de développement et près de 9,7 milliards de dollars d’investissements… Le lancement initial était prévu pour 2007 ! Encore récemment, il a été rejeté trois fois. Quel est le niveau de tension actuel ?

Pierre Ferruit : La pression et l’excitation montent : nous attendions ce moment depuis si longtemps ! Je travaille sur ce projet depuis 1999 (22 ans !), ce qui représente la majorité de ma carrière scientifique. Il y aura probablement aussi un peu de tension, car tous les lancers sont risqués. Mais le JWST est entre de bonnes mains, il partira à bord d’une fusée Ariane 5, l’un des lanceurs les plus fiables au monde. C’est réconfortant. Il y a aussi la fierté, car JWST est aussi exceptionnel qu’unique, sa mission passionne et apportera beaucoup sur le plan scientifique.

Le déploiement du télescope, actuellement qualifié d’origami géant sur le carénage de la fusée, promet d’être le plus complexe de l’histoire de l’exploration spatiale. La NASA a évoqué 344 « points de défaillance » possibles, dont 144 mécanismes qui doivent s’emboîter parfaitement. C’est nouveau.

Il s’agit de la mission scientifique la plus complexe jamais lancée impliquant des milliers de chercheurs. Et cette ambition scientifique va de pair avec la construction de quelque chose d’extraordinaire techniquement. En raison de sa taille, JWST doit être replié avant le lancement. La plupart des mécanismes dont il parle sont une conséquence du fait qu’il doit se déployer dans l’espace. Cela nous prendra environ quatre semaines, car nous le ferons très soigneusement.

D’autant qu’il ne sera pas possible d’aller le réparer s’il y a un problème. [le point Lagrange 2 est trop éloigné de la Terre, NDLR]. Il fallait donc s’assurer avant que tout allait bien fonctionner : penser à la robustesse du télescope, disposer de plusieurs systèmes en cas de panne, multiplier les tests comme l’a fait la NASA jusqu’aux dernières heures avant le lancement. Les équipes de terrain ont même été formées pour faire face aux problèmes potentiels ! Mais tout ce travail préparatoire indique que nous sommes prêts.

L’Europe est partenaire des Etats-Unis dans cette mission, mais dans quelle mesure bénéficiera-t-elle de ces découvertes ?

En échange de nos contributions – mise à disposition d’une équipe d’une quinzaine de personnes, mais aussi du lanceur Ariane 5 et de deux des quatre instruments – nous avons droit à un minimum de 15 % du temps d’observation. On s’est même un peu amélioré. Nous profiterons de ce temps pour observer les galaxies et le trou noir supermassif qu’elles hébergent en leur centre, afin de mieux comprendre la relation entre les deux. Nous examinerons également les zones où se forment les étoiles, voire ausculter les exoplanètes. [des planètes qui ne se trouvent pas dans notre système Solaire, NDLR]. Celui-ci sera distribué à environ un tiers pour chaque projet.

La particularité de JWST est qu’il est vu dans le spectre infrarouge, pourquoi est-ce si important ?

Dans les années 1990, grâce au télescope spatial Hubble, nous avons commencé à mieux comprendre l’évolution des galaxies. Mais dans notre quête pour regarder au-delà, donc, pour remonter plus loin dans l’histoire de l’univers, nous nous sommes heurtés aux limites de Hubble. Car pour observer des objets loin de nous, il nous fallait un miroir plus grand et donc un télescope plus grand. Pour le JWST, sa pupille est son miroir principal, dont la taille lui permet de capter plus de lumière.

La deuxième chose est que plus la lumière est éloignée, plus elle se déplace vers le rouge, jusqu’à l’infrarouge. Donc si on veut regarder à l’intérieur de l’univers et donc remonter très loin dans le temps, il faut un observatoire infrarouge. La vision infrarouge est essentielle pour observer les galaxies qui sont nées les premières dans l’histoire de l’univers. Cela permet aussi de mieux voir les pépinières d’étoiles, car l’infrarouge traverse les nuages ​​de poussières et de gaz très présents dans ces zones.

Cette technologie nous permettra également de mieux étudier des exoplanètes dont nous ignorions l’existence lors de la conception de JWST. L’infrarouge nous aidera à en savoir plus sur la composition de votre atmosphère et pourra détecter d’éventuelles signatures chimiques de l’eau, du méthane, etc., ce que nous appelons des signatures biologiques, c’est-à-dire indiquer les ingrédients qui peuvent donner vie. Dans notre quête pour savoir si nous sommes seuls ou non, nous savons que la vie telle que nous la connaissons a besoin d’eau liquide, nous allons donc logiquement essayer de savoir s’il y en a sur les exoplanètes que nous observerons. Cela ne montrera pas qu’il y a de la vie ailleurs, mais ce sera un premier pas.

Les télescopes au sol, comme le VLT dans le désert d’Atacama au Chili, peuvent également regarder dans le spectre infrarouge et voir des objets à plus de 11 milliards d’années-lumière. Pourquoi lancer un télescope dans l’espace ?

C’est vrai, les télescopes au sol ont une vision infrarouge. Mais l’atmosphère terrestre contamine ces observations, car les molécules d’eau dans notre atmosphère absorbent une partie de la lumière infrarouge, donc certaines informations sont manquantes. James Webb aura une sensibilité 10 à 100 fois supérieure à n’importe quel instrument existant. Ainsi, il détectera des objets moins lumineux, mais il pourra aussi remonter très loin dans le temps, en voyant des objets situés à 13,5 milliards d’années-lumière. Nous approchons déjà des 13 milliards d’années, mais nous n’avons pas forcément pu observer ces objets avec précision. Mais, comme les humains, savoir ce qui s’est passé dans l’enfance des premières étoiles ou galaxies explique ce qu’elles sont aujourd’hui. Cela nous permettra de mieux comprendre l’évolution de l’univers.

Comment fonctionnent les quatre instruments à bord du télescope ?

Il existe trois instruments qui examineront l’espace dans le spectre infrarouge proche et un dans l’infrarouge moyen. La NIRCam (Near Infrared Camera) a été fournie par l’Université d’Arizona (USA). C’est l’instrument principal pour l’imagerie proche infrarouge. Il est également équipé d’un coronographe, qui permet de masquer la lumière des étoiles lors de l’observation des exoplanètes, ce qui nous permet de voir des géantes gazeuses relativement jeunes.

L’imageur NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) fabriqué au Canada servira de support pour NIRCam. Il effectuera également la spectroscopie, qui capture l’image d’un objet et la décompose en différentes nuances afin de détecter des signatures qui nous renseignent notamment sur sa composition physique et chimique. Il dispose d’un mode dédié à l’observation des exoplanètes et d’un autre aux galaxies.

Le spectromètre NIRSpec (Near Infrared Spectrometer) développé par l’ESA est un spectrographe pur. Il vous permettra d’observer entre 50 et 200 objets à la fois, ce qui est d’autant plus important que lorsque l’on observe des objets très éloignés, il faut des heures, voire des jours d’observation. Mais le temps de Webb est précieux.

Le quatrième instrument, MIRI (Mid InfraRed Instrument), est américano-européen. Il permet de voir encore plus en rouge que les autres – c’est le seul qui va chercher dans le moyen infrarouge. C’est un couteau suisse, car c’est un imageur, un spectroscope et un coronographe.

James Webb sera également équipé d’un bouclier thermique, qui refroidira votre équipement, pourquoi ?

Parce que la chaleur émet des infrarouges. La détection d’un corps humain dans l’obscurité est possible, par exemple, avec des lunettes infrarouges. Si James Webb ne se refroidit pas, sa propre chaleur pourrait altérer ses observations. Tout comme si vous voulez regarder le ciel la nuit, vous ne devriez pas vous tenir sous un réverbère. Le bouclier thermique lui permettra de refroidir jusqu’à -230 °C, tandis que du côté exposé au soleil, il chauffera jusqu’à +80 °C. Notre instrument Miri disposera même d’un cryoréfrigérant, construit par les États-Unis, un dispositif actif qui le maintiendra à – 266°C.

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Une fois la mise en orbite réussie et le JSWT officiellement remis aux scientifiques, quand pensez-vous obtenir les premiers résultats ?

Les premières communications scientifiques auront lieu à partir de juin, date officielle de démarrage du programme scientifique. Celui-ci est déjà établi pour la période juin 2022 à juin 2023. Mais en fonction des constats, le calendrier qui suivra pourra évoluer : comme pour tous les observatoires au sol, de nouveaux appels d’offres seront ouverts pour le JWST chaque année. Les équipes de recherche peuvent postuler en proposant de nouveaux projets scientifiques. La science s’adapte mais avance ainsi, à petits pas. Et pour des durées qui semblent défier l’entendement. Avec le recul, ce qui est intéressant à noter, c’est que depuis l’épopée de Hubble, toutes les questions sans réponse valident pleinement le télescope James Webb. D’où cet investissement exceptionnel. Croyez-moi, le jeu en vaut la chandelle.

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