À propos de Webb
LE TÉLESCOPE
Le télescope spatial James Webb se trouve devant la porte de la chambre A, une gigantesque chambre à vide thermique située au Centre spatial Johnson de la NASA. Crédit: NASA/Chris Gunn.
Le télescope spatial James Webb (JWST) est le plus puissant télescope spatial jamais construit. Ses quatre instruments, dont l’un qui a été mis au point par le Canada, permettront des découvertes révolutionnaires dans plusieurs domaines de l’astronomie.
Date de lancement: 25 décembre 2021
Durée de vie estimée de la mission: 10+ ans
Statut: En développement
Webb est en développement depuis la fin des années 1990 et fut lancé le 25 décembre 2021 depuis le Centre spatial guyanais à Kourou, en Guyane française, à bord d’une fusée Ariane 5.
Plusieurs éléments font de Webb un télescope spatial unique:
- Miroir doré: Le miroir primaire de Webb fait 6,5 mètres de large, ce qui en fait le plus grand télescope spatial à ce jour. Il est composé de 18 segments hexagonaux de béryllium recouverts d’or qui peuvent être bougés de manière indépendante pour former le miroir.
- Écran solaire: Webb a un écran solaire de la taille d’un terrain de tennis pour le protéger du Soleil. Ceci est particulièrement important puisque Webb sondera la lumière infrarouge plutôt que la lumière visible.
- Émetteur radio haute fréquence: De grandes antennes radio réparties sur le globe (le Deep Space Network de la NASA) reçoivent les signaux de l’émetteur de Webb et les transmettent au Centre scientifique et opérationnel de Webb au Space Telescope Science Institute à Baltimore, aux États-Unis, pour le traitement des données et leur conversion en résultats scientifiques.
- Emplacement: Contrairement à de nombreux télescopes spatiaux qui sont situés en orbite terrestre basse à seulement quelques centaines de kilomètres de la surface de la Terre, Webb est situé à un point dans l’espace appelé Lagrange 2, ou L2. À cet endroit, il est en orbite autour du Soleil à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Cette grande distance signifie également que l’entretien et les réparations sur Webb ne seront pas possibles.
- Déploiement: Webb est si grand qu’il a dû être replié comme une figure d’origami pour s’adapter à la fusée Ariane 5 qui l’a lancé dans l’espace. Il a fallu environ un mois à Webb pour se rendre en L2 et se déployer complètement.
L’orbite du télescope spatial James Webb. Il est situé à un point quasi-stable appelé L2, ou le 2e point de Lagrange du système Soleil-Terre. Crédit: ESA.
LES INSTRUMENTS
Webb contient quatre instruments qui ont chacun des capacités uniques qui nous aideront à répondre aux questions fondamentales sur notre Univers.
Les quatre instruments scientifiques du télescope Webb sont intégrés en une seule unité connue sous le nom de Integrated Science Instrument Module (ISIM). Crédit: NASA.
FGS/NIRISS
Le Fine Guidance Sensor/ Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS) est l’instrument canadien à bord de Webb. Le FGS sert d’œil au télescope, lui permettant de pointer et de se focaliser sur les objets d’intérêt. Le NIRISS peut à la fois prendre des photos et recueillir des spectres, ou de la lumière décomposée en une distribution de ses couleurs, dans l’infrarouge proche pour étudier une multitude d’objets différents, des exoplanètes aux galaxies lointaines. (Site de l’instrument)
NIRCam
Le Near-InfraRed Camera (NIRCam) détecte la lumière proche infrarouge de certaines des premières étoiles et galaxies formées après le Big Bang, d’étoiles de galaxies voisines et de notre propre Voie lactée, ainsi que des objets lointains du Système solaire dans une région appelée la ceinture de Kuiper. (Site de l’instrument)
NIRSpec
Le Near-InfraRed Spectrograph (NIRSpec) collecte des spectres, comme le NIRISS, mais pour un maximum de 100 objets à la fois grâce à sa technologie innovante de réseau de micro-obturateurs. Il étudiera la formation des étoiles et la composition chimique de très jeunes galaxies lointaines. (Site de l’instrument)
MIRI
Le Mid-InfraRed Instrument (MIRI) étudie la lumière dans l’infrarouge moyen, avec des longueurs d’onde légèrement plus longues que les autres instruments Webb. Cela nous aidera à mieux comprendre certains objets de notre système solaire, comme les comètes et la naissance des étoiles. MIRI est également équipé d’un coronographe, un masque qui bloque l’éblouissement des objets très lumineux pour nous permettre de mieux voir les objets plus faibles qui l’entourent. (Site de l’instrument)
LA LUMIÈRE INFRAROUGE
Une illustration du spectre électromagnétique, mettant spécifiquement en évidence les portions détectées par les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer de la NASA ainsi que par le télescope Webb. Crédit: STScI.
Il existe de nombreux types de lumière autour de nous, au-delà de l’arc-en-ciel de la lumière visible que nous pouvons voir avec nos yeux. Ces types de lumière constituent le spectre électromagnétique et peuvent être classés en fonction de leur longueur d’onde. La lumière très énergétique comme les rayons X ont des longueurs d’onde très courtes, les ondes radio ont des longueurs d’onde très longues, et la lumière visible se situe quelque part entre les deux.
L’étude des différentes parties du spectre électromagnétique nous fournit de toutes nouvelles informations sur l’objet que nous regardons. C’est pourquoi les astronomes fabriquent des instruments qui permettent d’étudier différents types de lumière. Le télescope Webb étudiera la lumière infrarouge, qui se situe au-delà de la partie rouge du spectre visible.
Pourquoi étudier la lumière infrarouge?
La nébuleuse d’Orion peut être observée en lumière visible (à gauche) et infrarouge (à droite) par le télescope spatial Hubble. L’observation de la lumière infrarouge permet aux scientifiques de percer la poussière et d’étudier des parties de notre Univers qui seraient autrement invisibles. Crédit: NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA).
- Certains objets dans l’espace comme les planètes, les étoiles rouges géantes et un type d’étoile « ratée » appelé naine brune sont trop froids pour émettre beaucoup de lumière visible et sont plus brillants dans l’infrarouge.
- La lumière infrarouge peut traverser les grains de poussière qui bloquent la lumière visible, révélant ainsi de nombreuses informations cachées.
- La lumière émise par les toutes premières galaxies jamais créées dans l’Univers est décalée vers le rouge, passant des longueurs d’onde ultraviolettes et visibles aux longueurs d’onde infrarouges, lorsqu’elle traverse un Univers en expansion avant de nous atteindre et d’atteindre Webb.
Lorsque la lumière traverse notre univers en expansion, elle est décalée vers des longueurs d’onde plus longues et plus rouges. C’est ce qu’on appelle le « décalage au rouge ». Crédit: Space Telescope Science Institute.
LE SUCCESSEUR DE HUBBLE
Les télescopes spatiaux Hubble et Webb seront des observatoires complémentaires. Les deux vaisseaux spatiaux diffèrent par leur taille, leur forme, leur distance de la Terre et le type de lumière observée. Crédit: NASA/Space Telescope Science Institute.
On peut dire qu’aucun télescope n’a eu un plus grand impact sur notre compréhension de l’Univers et la perception du public que le télescope spatial Hubble lancé en 1990. Le télescope Webb s’appuiera sur l’impressionnant héritage d’observations astronomiques de Hubble et le surpassera même dans de nombreux cas.
Le télescope spatial Hubble nous a permis de regarder plus loin dans l’espace que jamais auparavant, de prendre des images détaillées à couper le souffle de planètes et de galaxies, et de répondre à bon nombre des grands mystères de l’Univers.
Le télescope Webb est le successeur de Hubble, mais pas son remplaçant. Les deux missions se chevaucheront et travailleront ensemble sur de nouvelles découvertes.
Il existe cependant de nombreuses différences entre ces deux télescopes spatiaux. Webb a des capacités uniques qui lui permettront de réaliser des travaux scientifiques que Hubble n’était pas en mesure de faire.
| Télescope spatial Hubble (HST) | Télescope spatial James Webb (JWST) | |
|---|---|---|
| Taille de l'observatoire | La taille d'un autobus scolaire | Environ la taille d'un terrain de tennis en raison de son grand écran solaire ; devra être replié sur lui-même lorsqu'il sera lancé sur une fusée Ariane 5 |
| Taille du miroir | Un seul miroir de 2,4 m de large | 18 segments de miroir hexagonaux, pour une largeur totale de 6,5 m |
| Composition du miroir | Du verre recouvert d'aluminium | Du beryllium recouvert d'une mince couche d'or |
| Lumière observée | Lumière ultraviolette, visible et proche infrarouge, de 0,115 à 2,5 microns | Lumière dans l'infrarouge proche et moyen, de 0,6 à 28,5 microns |
| Emplacement | En orbite terrestre basse, à une altitude de 547 km | Au point de Lagrange L2, en orbite autour du Soleil à 1,5 million de km de la Terre. |
| Maintenance | En raison de son emplacement, Hubble peut être réparé et mis à niveau pendant qu'il est en orbite. Entre autres, des astronautes ont réparé le miroir de Hubble en 1993. | En raison de son emplacement, Webb ne sera pas réparable pendant sa durée de vie. Cela souligne l'importance des tests rigoureux que Webb doit subir avant son lancement. |
| Durée de la mission | Hubble a été lancé en 1990 et restera opérationnel aussi longtemps que ses instruments fonctionneront. | La durée de vie minimale prévue de Webb est de 5 ans, mais peut aller au-delà de 10 ans. Cela dépendra de la durée de vie de son propulseur, nécessaire pour maintenir Webb stable sur son orbite. |
La rangée du haut montre le célèbre champ ultra profond de galaxies lointaines de Hubble avec un zoom sur une seule galaxie. Une image simulée du même champ du ciel vu par Webb, dans la rangée du bas, montre à quel point les images de Webb seront plus détaillées. Crédit: Space Telescope Science Institute.
PARTENAIRES
Le télescope Webb est une collaboration internationale entre plusieurs agences spatiales:
- NASA (partenaire principal): responsabilité globale de la mission Webb et les instruments NIRCam et MIRI
- Canadian Space Agency: l’instrument FGS/NIRISS
- European Space Agency: l’instrument NIRSpec, l’assemblage optique de l’instrument MIRI et la fusée de lancement Ariane 5
un institut de recherche:
- STScI: héberge le centre des opérations pendant la durée de la mission et fournir un soutien scientifique
ainsi que plusieurs partenaires industriels:
- Honeywell Aerospace (anciennement COMDEV)
- Northrop Grumman
- Ball Aerospace