Le télescope spatial James Webb de 10 milliards de dollars vaut-il le prix ?

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  • Le prix de 10 milliards de dollars du télescope le plus cher du monde en vaut-il la peine ?

    La première série d’images capturées par le télescope spatial James Webb publiée cette semaine a révélé la naissance et la mort d’étoiles et la fusion de galaxies dans de superbes couleurs.

    Des comparaisons directes des mêmes objets pris par le télescope spatial Hubble vieillissant montrent à quel point le télescope spatial James Webb, ou JWST, est meilleur aux longueurs d’onde infrarouges, avec d’innombrables étoiles et galaxies plus éblouissantes qui apparaissent.

    L’objectif de l’effort de James Webb était de construire un observatoire qui pourrait recevoir la lumière des vides les plus profonds de l’espace afin que les scientifiques puissent remonter à une époque où les premières galaxies ont commencé à se former. Mais le champ d’application a subi de multiples refontes depuis le début des travaux dans les années 1990, et il a subi de nombreux retards avec un temps précieux passé à réparer les déchirures de son pare-soleil de la taille d’un court de tennis et à réparer des centaines d’autres points de défaillance potentielle.

    Les travaux ont également dû être temporairement interrompus lorsque les agences spatiales ont ordonné aux employés de rester chez eux pendant le début de la pandémie de coronavirus. Et n’oubliez pas que le JWST a également manqué à plusieurs reprises sa date de lancement initiale en raison de problèmes de vibration et d’un câble de données défectueux. Pendant tout ce temps, les coûts du télescope ont continué à s’accumuler.

    Il a finalement décollé de la Terre fin décembre, est arrivé chez lui à un million de kilomètres un mois plus tard et a détecté ses premiers photons en février. Aujourd’hui, il diffuse des photos de, entre autres, des galaxies vieilles de 13 milliards d’années.

    Et donc, après un quart de siècle, ou à peu près, de travail et une lourde facture de 10 milliards de dollars, qu’est-ce que tout l’effort doit montrer ?

    La nébuleuse de la Carène, capturée par le JWST

    La nébuleuse Carina cassée par le JWST … Crédit d’image : NASA, ESA, CSA et STScI

    Non seulement le JWST offre à l’humanité la vue la plus large, la plus profonde et la plus claire de l’univers à ce jour, mais il fonctionne à un niveau qui a dépassé les attentes. Les performances scientifiques du télescope sont meilleures que ce que les scientifiques espéraient, selon un rapport de 60 pages de la NASA, de l’ESA et de l’Agence spatiale canadienne.

    “Les optiques sont mieux alignées, la fonction d’étalement des points est plus nette avec une énergie encerclée plus élevée, et les performances optiques sont plus stables dans le temps que les exigences”, ont déclaré les scientifiques, qui ont aidé à mener un examen du sixième mois. “Le système de guidage fin pointe l’observatoire plusieurs fois plus précisément que nécessaire. Les miroirs sont plus propres que les exigences, ce qui se traduit par des niveaux de lumière parasite dans le proche infrarouge inférieurs aux attentes, ce qui signifie que le fond du ciel sera plus sombre pour JWST que prévu. Les instruments scientifiques ont généralement un débit total du système plus élevé que prévu avant le lancement.

    Ces améliorations signifient que le JWST a un large éventail de capacités, y compris le potentiel de scruter différents types d’objets, des nébuleuses, des galaxies avec des quasars, le brouhaha des étoiles vers le centre de la Voie lactée, notre propre système solaire et près -Astéroïdes terrestres. Les scientifiques ont déjà dirigé le télescope pour prendre des images infrarouges de Jupiter et de sa lune, et ont jusqu’à présent collecté les spectres de huit roches spatiales.

    Les capacités optiques améliorées ont également amélioré les performances globales de ses instruments. Le JWST dispose de quatre instruments principaux emballés dans le module d’instruments scientifiques intégrés (ISIM) qui se trouve derrière son miroir hexagonal principal plaqué or, y compris la caméra proche infrarouge, le spectrographe proche infrarouge, l’instrument infrarouge moyen et le guidage fin. Capteur.

    “Un résultat clé de la mise en service des instruments scientifiques est que, dans l’ensemble, les instruments scientifiques du JWST ont une sensibilité nettement meilleure que ce qui était prévu avant le lancement. Ce résultat est dû à un débit d’instruments scientifiques plus élevé, à des fonctions d’étalement de points plus nettes, à des miroirs plus propres et à des niveaux inférieurs de proximité. – fond de lumière parasite infrarouge par rapport aux attentes de pré-lancement », indique le rapport.

    Les instruments doivent être refroidis pour maintenir les niveaux de bruit bas. La lumière du soleil est réfléchie par son pare-soleil et la chaleur est évacuée par des radiateurs. L’instrument à infrarouge moyen possède également son propre refroidisseur cryogénique qui recycle l’hélium. Les scientifiques disent que bien que le JWST ait été chargé avec suffisamment de propulseur pour durer au moins 10,5 ans, il pourrait être étendu à 20 ans, ce qui leur donnerait plus de temps d’observation.

    Le meilleur moment pour contempler l’univers à l’aide du télescope, cependant, est le plus tôt possible. Le système solaire est rempli de minuscules morceaux flottants de débris rocheux brisés à partir de particules plus grosses formées il y a des milliards d’années. Ces micrométéoroïdes peuvent frapper le télescope et endommager ses composants. Jusqu’à présent, six de ces taches embêtantes ont frappé le JWST, un événement particulièrement énergique en mai 2022 a provoqué un “changement significatif non corrigible” dans la structure globale de l’un des segments du miroir principal.

    Heureusement, les puissances d’imagerie du télescope n’ont pas été trop affectées après que le contrôle de la mission ait effectué deux petits ajustements à l’alignement du miroir. Les scientifiques estiment que le JWST sera bombardé par des micrométéoroïdes environ une fois par mois, ce qui signifie que ses miroirs se dégraderont avec le temps. Le taux réel de détérioration, cependant, est inconnu.

    “Il n’est pas encore clair si le coup de mai 2022 était un événement rare (c’est-à-dire une frappe précoce malchanceuse d’un micrométéoroïde à haute énergie cinétique qui, statistiquement, ne pourrait se produire qu’une seule fois en plusieurs années), ou si le télescope pourrait être plus susceptible d’être endommagé par micrométéoroïdes que la modélisation pré-lancement prédit », ont noté les boffins.

    L’équipe du JWST a déclaré qu’elle cherchait des moyens d’atténuer les risques d’impact et qu’elle continuerait à modéliser la manière dont les prangs spatiaux pourraient affecter ses miroirs en béryllium. Les observations scientifiques officielles ont commencé et les astronomes auront encore longtemps pour continuer à étudier l’univers à des profondeurs qu’ils n’ont jamais pu atteindre auparavant.

    “Nous nous sommes déjà tenus sur les épaules de géants comme les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer, et avons vu plus loin”, a déclaré John Mather, scientifique principal du projet JWST au Goddard Space Flight Center de la NASA, dans un communiqué. “Nous avons vu des galaxies lointaines, comme elles l’étaient lorsque l’univers avait moins d’un milliard d’années, et nous ne faisons que commencer la recherche. Nous avons vu des galaxies entrer en collision et fusionner, révélant leurs secrets chimiques.”

    “Nous avons vu un trou noir se fermer, dans le noyau d’une galaxie voisine, et mesuré la matière qui s’en échappe. Nous avons vu les débris lorsqu’une étoile a explosé, libérant les éléments chimiques qui construiront les prochaines générations d’étoiles et Nous avons commencé une recherche de la Terre 2.0, en regardant une planète transiter devant son étoile, et en mesurant les molécules dans son atmosphère.

    “Nous savons que les images Webb réécriront nos manuels, et nous espérons une nouvelle découverte, quelque chose de si important que notre vision de l’univers sera à nouveau bouleversée.” ®

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