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Monday, Octobre 3, 2022

Le télescope spatial Webb étudiera la formation, la composition et les nuages ​​de mondes lointains

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Le télescope spatial James Webb de la NASA est une véritable merveille technologique. Le télescope spatial le plus grand et le plus complexe jamais construit, Webb est capable de recueillir la lumière qui voyage depuis 13.5 milliards d'années, presque depuis le début de l'univers. En effet, Webb est une machine à voyager dans le temps, nous permettant de scruter les premières galaxies à se former après le Big Bang. Parce qu'il recueille la lumière infrarouge, il voit à travers les nuages ​​de poussière géants qui bloquent la vue de la plupart des autres télescopes. Webb est 100 fois plus puissant que le télescope spatial Hubble. Plus particulièrement, avec son ensemble de miroirs segmentés de 21 pieds de large (6.5 mètres de large), Webb est suffisamment puissant pour rechercher de la vapeur d'eau dans les atmosphères des planètes en orbite autour d'autres étoiles. Cela ouvrira une nouvelle fenêtre sur ces exoplanètes, en les observant dans des longueurs d'onde de lumière auxquelles elles n'ont jamais été vues auparavant et en nous aidant à acquérir de nouvelles connaissances sur leur nature. Webb nous aidera à comprendre comment les galaxies évoluent sur des milliards d'années en grandes spirales, comme notre propre Voie lactée, recherchent des signes d'habitabilité sur des planètes lointaines et pénètrent au cœur des pépinières stellaires enveloppées de poussière. L'observatoire a été lancé depuis l'Amérique du Sud le jour de Noël 2021. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Le voyage de mise en service du télescope Webb se poursuit cette semaine avec le refroidissement réussi de l'instrument Mid-InfraRed (MIRI), à travers le "point de pincement" critique, jusqu'à sa température de fonctionnement finale de moins de 7 kelvins (-447 degrés Fahrenheit, ou -266 degrés Celsius). C'était une condition préalable à l'achèvement de la septième et dernière étape du processus d'alignement des miroirs. Les prochaines étapes comprennent les vérifications initiales de MIRI et se poursuivent jusqu'aux étapes finales de l'alignement multi-instruments et multi-domaines avec les quatre instruments scientifiques.

La semaine dernière, nous avons partagé la science cool sur la formation des étoiles et des planètes prévue pour Webb. Aujourd'hui, nous entrons dans les détails de la manière dont Webb étudiera les planètes autour d'autres étoiles, appelées planètes extrasolaires ou exoplanètes. Knicole Colón, scientifique adjointe du projet Webb pour la science des exoplanètes, nous emmène dans l'espace de découverte de l'exploration de nouveaux mondes au-delà de notre système solaire. Le Dr Colón apporte une perspective unique car elle est également la scientifique du projet Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), une mission qui a trouvé de nombreuses cibles d'exoplanètes que Webb observera.

Cette illustration montre une exoplanète en orbite autour de son étoile beaucoup plus brillante. Avec ses coronographes embarqués, Webb permettra aux scientifiques de visualiser des exoplanètes à des longueurs d'onde infrarouges dans lesquelles ils ne les ont jamais vues auparavant. Crédit : NASA, ESA et G. Bacon (STScI)

« Au cours des 30 dernières années, les astronomes ont découvert plus de 5,000 XNUMX planètes extrasolaires. Ces découvertes ont révélé que les exoplanètes couvrent une vaste gamme de masses, de tailles et de températures et orbitent autour de tous les types d'étoiles, conduisant à des mondes extraordinairement divers.

"Avec ses puissantes capacités spectroscopiques et d'imagerie sur une large gamme de longueurs d'onde infrarouges, Webb est sur le point de révolutionner notre connaissance de la composition de ces mondes et des disques de formation de planètes. Des petites exoplanètes potentiellement rocheuses aux géantes gazeuses, Webb observera ces mondes avec la technique du transit. Des techniques d'imagerie directe seront utilisées pour étudier les jeunes exoplanètes géantes ainsi que les environnements dans lesquels les planètes se forment et évoluent autour des étoiles, appelés disques protoplanétaires et disques de débris.

"Une observation spécifique d'exoplanètes qui sera effectuée avec Webb implique la collecte d'observations au cours de l'orbite d'une planète pour permettre des mesures de la composition et de la dynamique atmosphériques. Je suis impliqué dans un programme d'observation de la géante gazeuse HD 80606b dans le cadre de la première année d'observations de Webb. Parce que l'orbite de HD 80606 b est extrêmement excentrique (non circulaire) et longue (111 jours), la quantité d'énergie reçue par la planète de son étoile varie d'environ 1 à 950 fois ce que la Terre reçoit du Soleil ! Il en résulte des variations de température extrêmes, qui devraient provoquer la formation et la dissipation rapides des nuages ​​dans l'atmosphère de la planète sur des échelles de temps très courtes. Notre équipe scientifique sondera ces dynamiques prédites des nuages ​​en temps réel au cours d'une observation continue d'environ 18 heures de HD 80606 b alors qu'il passe derrière son étoile, en utilisant l'instrument NIRSpec sur Webb pour mesurer la lumière thermique de l'atmosphère de la planète.

La configuration orbitale de HD 80606 b est illustrée avec les variations de température attendues vues de la Terre et de Webb à plusieurs phases orbitales. Le "début" et la "fin" prévus de la période d'environ 18 heures d'observations Webb sont indiqués. Crédit : adapté de de Wit et al. 2016 ; avec l'aimable autorisation de James Sikora

« Au-delà des géantes gazeuses, un certain nombre de L'exoplanète de Webb cible sa première année d'observations sont de petites étoiles en orbite plus petites et plus froides que le Soleil, appelées naines M. Alors que la découverte d'exoplanètes a commencé il y a environ 30 ans, bon nombre de ces petites exoplanètes autour des naines M n'ont été découvertes qu'au cours des dernières années par des enquêtes comme TESS. Les observations de Webb commenceront à révéler la diversité des atmosphères qui existent sur ces petites planètes en recherchant des preuves de molécules comme l'eau, le dioxyde de carbone et le méthane dans leurs atmosphères. Parce que les naines M sont généralement beaucoup plus actives que le Soleil et ont des éruptions stellaires énergétiques qui pourraient potentiellement dépouiller les atmosphères de ces planètes, les observations de Webb peuvent même révéler que certaines de ces petites planètes n'ont pas d'atmosphère du tout.

L'illustration de cet artiste montre trois petites planètes découvertes par TESS autour d'une étoile naine M appelée L 98-59. Les planètes c et d ne sont que 1.4 et 1.6 fois plus grandes que la Terre et seront observées au cours de la première année scientifique de Webb. Crédits : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

"Avec TESS et d'autres enquêtes continuant à découvrir des planètes supplémentaires dans notre galaxie à un rythme régulier et Webb se préparant à étudier les atmosphères de bon nombre de ces mondes nouvellement découverts, nos aventures sur les exoplanètes ne font que commencer à bien des égards."

– Knicole Colón, scientifique adjointe du projet Webb pour la science des exoplanètes, Goddard Space Flight Center de la NASA

Stefanie Milam, scientifique adjointe du projet Webb pour la science planétaire, NASA Goddard

Jonathan Gardner, scientifique principal adjoint du projet Webb, NASA Goddard

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