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Nouvelles - Télescope spatial James Webb

Les premières images du télescope spatial James Webb bientôt disponibles

Vue d'artiste du télescope spatial James Webb

Vue d'artiste du télescope spatial James Webb. (Source : NASA.)

Les premières images en couleur et les premières données spectroscopiques du télescope spatial James Webb seront publiées le . La publication officielle des images et des données révèlera toutes les capacités scientifiques du télescope Webb.

Il a fallu plus de cinq ans, dans le cadre d'un partenariat international entre la NASA, l'Agence spatiale européenne (ESA), l'Agence spatiale canadienne (ASC) et le Space Telescope Science Institute (STScI), pour décider quelles seraient les premières observations faites avec le télescope Webb. C'est au STScI, à Baltimore, que seront supervisées les opérations scientifiques de la mission.

Les premières images et observations spectroscopiques seront réalisées une fois que chacun des instruments du télescope Webb aura été étalonné et testé, y compris l'imageur et spectrographe sans fente dans le proche infrarouge (NIRISS) de l'ASC, et que les équipes scientifique et technique auront donné le feu vert. Ces experts pointeront le télescope Webb sur des cibles préétablies, puis transmettront les données à l'équipe de production, qui les transformera en images pour les astronomes et le public.

En plus de capter des images, le télescope Webb collectera des données spectroscopiques. Les astronomes peuvent tirer beaucoup d'informations détaillées du spectre électromagnétique. Le premier lot d'images sera axé sur les objectifs scientifiques à l'origine et au cœur de la mission : l'Univers primordial, l'évolution des galaxies au fil du temps, le cycle de vie des étoiles et les exoplanètes. Toutes les données de mise en service du télescope Webb – les données recueillies lors de l'alignement du télescope et de la préparation des instruments – seront aussi rendues publiques.

Une fois les premières images captées, les programmes d'observation initiaux avec le télescope spatial James Webb commenceront. C'est ce que les astronomes appellent « le premier cycle d'observations » : c'est le début officiel de la mission scientifique. Des chercheurs canadiens seront parmi les premiers à se servir du télescope Webb pour faire des découvertes sur l'Univers. Des équipes ont déjà été sélectionnées dans le cadre d'un processus concurrentiel et ont obtenu du temps d'observation au télescope lors du premier cycle d'observations.

Le télescope spatial James Webb est l'observatoire spatial le plus puissant du monde. Il permettra de résoudre des mystères du Système solaire, d'observer des exoplanètes ainsi que de sonder les structures et les origines mystérieuses de l'Univers et de la place que nous y occupons. Cette mission internationale est dirigée par la NASA et réalisée avec ses partenaires, l'ESA et l'ASC.

Le texte abrégé est reproduit avec l'aimable autorisation de la NASA.

Mise au point du télescope Webb terminée : début de la mise en service des instruments

Vérification de la netteté des images (avec détails) du télescope Webb pour NIRSpec, NIRCam, MIRI, le détecteur de guidage de précision et NIRISS

Source : NASA/STScI.

L'alignement des miroirs du télescope spatial James Webb est maintenant terminé. Un examen complet de l'observatoire a établi qu'il est en mesure capter des images nettes, parfaitement mises au point, avec chacun de ses quatre puissants instruments scientifiques, dont le NIRISS de l'Agence spatiale canadienne (ASC). La toute dernière série de préparatifs peut commencer. La mise en service consiste à préparer et à tester les instruments en vue des programmes d'observation qui débuteront cet été. Ce processus devrait prendre deux mois.

Une série d'images montrant le champ de vision complet du télescope Webb confirment l'alignement des instruments.

Les miroirs de Webb réfléchissent maintenant la lumière captée depuis l'espace de manière précise vers les instruments, qui la captent à leur tour pour produire des images. La qualité des images est la meilleure possible compte tenu de la taille du télescope.

Vérification de la netteté des images du télescope Webb

Les images techniques d'étoiles très nettes dans le champ de vision de chaque instrument confirment que le télescope est parfaitement aligné et mis au point. Pour ce test, le télescope Webb a été pointé vers une partie du Grand Nuage de Magellan, une petite galaxie satellite de la Voie lactée. Ici, tous les instruments de l'observatoire captent la lumière de centaines de milliers d'étoiles. La taille et la position des images présentées ici sont fidèles à la disposition relative de chacun des instruments de Webb dans le plan focal du télescope, chacun pointant vers une partie du ciel légèrement décalée par rapport à une autre. Les trois imageurs de Webb sont le NIRCam (images montrées ici à une longueur d'onde de 2 microns), le NIRISS (image montrée ici à 1,5 micron) et le MIRI (image montrée à 7,7 microns, cette longueur d'onde plus grande révélant l'émission de la lumière des nuages interstellaires et des étoiles). Le NIRSpec est un spectrographe plutôt qu'un imageur, mais il peut aussi produire des images, comme celle présentée ici à une longueur d'onde de 1,1 micron, pour l'étalonnage et l'acquisition de cibles. Les régions sombres visibles dans certaines parties des données du NIRSpec sont dues aux structures mêmes de son réseau de centaines de milliers de microobturateurs qui peuvent être ouverts ou fermés pour sélectionner la lumière transmise au spectrographe. Enfin, le détecteur de guidage de précision de Webb fourni par l'ASC pointe l'observatoire vers des étoiles guides avec une extrême précision. Ses deux capteurs ne sont généralement pas utilisés pour l'imagerie scientifique, mais ils peuvent prendre des images d'étalonnage telles que celles présentées ici. Toutes ces données sont utilisées non seulement pour évaluer la netteté des images, mais aussi pour mesurer et étalonner avec précision les fines distorsions des images et les alignements entre les capteurs dans le cadre du processus global d'étalonnage des instruments de Webb. (Source : NASA/STScI.)

L'équipe de la mission Webb se consacrera maintenant à la mise en service des instruments scientifiques. Chaque instrument est un ensemble ultrasophistiqué de détecteurs équipés de lentilles, de masques, de filtres et de matériel spécialement adapté qui contribuent à la réalisation des activités scientifiques pour lesquelles il a été conçu. Les caractéristiques spécialisées des instruments seront configurées et exploitées de diverses façons au cours de la mise en service afin de confirmer en tous points qu'ils sont prêts pour les observations astronomiques.

Dans le cadre de la mise en service des instruments scientifiques, le télescope sera pointé vers différentes zones du ciel pour exposer l'observatoire à diverses quantités de rayonnement solaire afin de démontrer sa stabilité thermique lors des changements de cible. En outre, des observations de routine, tous les deux jours, permettront de vérifier l'alignement des miroirs et, s'il y a lieu, d'appliquer les corrections nécessaires.

Le texte abrégé est reproduit avec l'aimable autorisation de la NASA.

Télescope Webb : étape cruciale de l'alignement des miroirs franchie, élément optique en parfait état de marche

Webb – Image servant à évaluer l'alignement du télescope

L'étoile brillante au centre de l'image, du nom de 2MASS J17554042+6551277, était le seul point de mire de l'évaluation de l'alignement, mais on voit aussi des galaxies et des étoiles en arrière-plan en raison de la très grande sensibilité des composants optiques du télescope Webb et de la NIRCam. À ce stade de l'alignement des miroirs du télescope Webb, la « mise en phase fine », chacune des sections du miroir principal a été réglée avec la NIRCam uniquement pour produire une image unifiée de la même étoile. Pour cette image, un filtre rouge a été utilisé pour optimiser le contraste. (Source : NASA/STScI.)

Le , avec le détecteur de guidage de précision de l'Agence spatiale canadienne (ASC), l'équipe du télescope Webb a terminé une des étapes d'alignement des miroirs, la « mise en phase fine ». À ce stade clé de la mise en service de l'élément optique du télescope Webb (en anglais seulement), tous les paramètres optiques testés répondent aux attentes, et même plus. L'observatoire peut capter la lumière d'objets lointains et la transmettre à ses instruments sans problème.

Il reste encore des mois avant que Webb nous révèle le cosmos sous un nouveau jour, mais pour l'équipe, cette étape franchie confirme que le système optique de Webb, le premier du genre, fonctionne aussi bien que possible.

La mise en phase fine du télescope étant terminée, l'équipe a maintenant fini d'aligner l'imageur principal de Webb – la caméra dans le proche infrarouge NIRCam (en anglais seulement) – avec les miroirs de l'observatoire.

Il reste quelques étapes d'alignement avant la préparation définitive des instruments scientifiques. Dans le courant des six prochaines semaines, l'équipe alignera le spectrographe dans le proche infrarouge (en anglais seulement), l'instrument dans l'infrarouge moyen (en anglais seulement) et l'imageur et spectrographe sans fente dans le proche infrarouge du Canada. Au cours de ce processus, un algorithme évaluera le fonctionnement de chacun de ces instruments scientifiques, puis calculera les corrections à apporter pour obtenir leur alignement parfait. L'équipe passera ensuite à la toute dernière étape de l'alignement du télescope Webb, qui consistera à corriger toute infime erreur de positionnement des sections du miroir qui pourrait subsister.

D'ici la fin d' ou le début de , l'équipe devrait avoir terminé tous les aspects de l'alignement de l'élément optique du télescope et consacrera environ deux mois à la préparation des instruments scientifiques. Les premières images prises à plein pouvoir de résolution et les premières données scientifiques collectées avec le télescope Webb seront publiées entre le début et le milieu de .

La mission du télescope Webb est un programme international dirigé par la NASA et réalisé avec ses partenaires, l'Agence spatiale européenne et l'ASC. Les opérations scientifiques de Webb sont supervisées pour la NASA par le Space Telescope Science Institute, à Baltimore.

Texte (abrégé) reproduit avec l'aimable autorisation de la NASA.

Utilisation réussie du FGS canadien de Webb dans la phase d'alignement des miroirs

Source : ASC/NASA.

Le détecteur de guidage de précision (FGS) du télescope spatial James Webb, élément de conception et de fabrication canadiennes essentiel à la mission, a été utilisé en mode poursuite pour la première fois dans le cadre du processus d'alignement des sections du miroir principal.

Le , l'équipe du télescope Webb a effectué des tests de « visée » avec le FGS qui ont confirmé sa capacité à « pointer fixement » en mode poursuite sur une étoile guide. Ce mode permet au FGS de transmettre 16 fois par seconde des données très précises au système de positionnement de Webb.

L'utilisation réussie du FGS est la dernière d'une série de manœuvres réalisées sans anicroche. Après son lancement le , le télescope a suivi pendant un mois un processus délicat de déploiement en route vers sa destination, le point de Lagrange L2.

Tout récemment, l'équipe a publié une image composite de la première étoile vue avec le télescope Webb : on la voit 18 fois, une fois pour chacune des 18 sections hexagonales du miroir principal.

Dans les semaines à venir, avec le FGS, chaque section du miroir et le reste de l'élément optique du télescope seront réglés très précisément pour que ces 18 prises de vue « se superposent » et ne fassent qu'une seule image parfaitement mise au point de l'étoile.

Pendant ce processus d'alignement d'une durée de plusieurs mois, les instruments scientifiques de Webb ont le temps de se refroidir. Comme les observations avec Webb sont faites dans l'infrarouge, ses instruments sensibles, comme le NIRISS canadien, doivent être extrêmement froids. Leur température s'abaissera progressivement jusqu'à environ -233 °C.

Une fois cette température atteinte, le FGS canadien sera utilisé tout au long de la mise en service des instruments, qui devrait débuter vers la fin d'.

Photons captés : première étoile vue avec Webb... 18 fois

Image composite de l'alignement initial

Source : ASC/NASA.

La première phase du processus d'alignement du miroir principal du télescope spatial James Webb est presque terminée. L'ensemble de ce processus, qui devrait prendre plusieurs mois, est réalisé avec la caméra dans le proche infrarouge NIRCam (en anglais seulement).

Le défi de l'équipe était double : confirmer tout d'abord que la NIRCam était prête à collecter la lumière des objets célestes et relever ensuite la lumière de la même étoile dans chacune des 18 sections du miroir principal. Le résultat est une image composite de 18 points de lumière stellaire organisés de manière aléatoire, produite par les sections non alignées du miroir principal de Webb qui réfléchissent toutes la lumière de la même étoile vers le miroir secondaire, puis vers les détecteurs de la NIRCam.

On dirait une simple image d'étoiles floues, mais c'est en réalité le fondement de l'alignement et de la mise au point du télescope Webb afin qu'il puisse offrir des vues sans précédent de l'Univers cet été. Au cours des prochaines semaines, l'équipe réglera progressivement les sections du miroir jusqu'à ce que les 18 points deviennent une seule étoile.

Image composite d'identification des sections

Cette image composite a été créée en pointant le télescope sur une étoile isolée et brillante, du nom de HD 84406, de la constellation de la Grande Ourse. Cette étoile a été choisie en particulier parce qu'on peut facilement la repérer et qu'elle n'est pas entourée d'autres étoiles de luminosité semblable, ce qui permet d'avoir un arrière-plan plutôt dégagé. Chaque point est identifié par la section du miroir principal qui l'a capté. Ces premiers résultats correspondent étroitement aux attentes et aux simulations. (Source : ASC/NASA.)

Au cours de la prise d'images amorcée le , le télescope Webb a été réorienté vers 156 positions différentes autour de l'emplacement prévu de l'étoile. Les 10 détecteurs de NIRCam ont généré 1560 images, soit 54 gigaoctets de données brutes. L'ensemble du processus a duré près de 25 heures. Il est à noter toutefois que chacune des sections du miroir principal a localisé l'étoile cible dans les six premières heures et les 16 premières expositions. Ces images ont ensuite été assemblées pour produire une seule grande image composite où se trouve la signature de chaque section du miroir principal. Ce qui est présenté ici n'est que la partie centrale de la très grande image composite de plus de 2 milliards de pixels.

Chaque point de l'image composite est la même étoile imagée par chacune des 18 sections du miroir principal de Webb, un trésor de détails que les experts en optique et les ingénieurs utiliseront pour aligner tout le télescope. Cette image témoigne de l'alignement de chaque section tel qu'il est après le déploiement de Webb, première étape essentielle pour aligner l'ensemble de l'observatoire en vue de son exploitation pour la recherche scientifique.

La NIRCam est le capteur de front d'onde (en anglais seulement) de l'observatoire. Cet imageur clé a été privilégié pour les premières étapes de l'alignement de Webb, car il possède un large champ de vision et la capacité unique de fonctionner de manière sûre à des températures plus élevées que les autres instruments. La NIRCam est aussi équipée de composants adaptés visant à faciliter le processus. Elle sera utilisée pendant la quasi-totalité de l'alignement des sections du miroir. Il est à noter toutefois que la NIRCam fonctionne actuellement bien au-dessus de sa température idéale : voilà pourquoi l'image composite contient des artéfacts. Il y en aura de moins en moins à mesure que Webb se rapprochera des températures cryogéniques idéales à son fonctionnement.

Égoportrait du miroir principal

Cet égoportrait a été créé à l'aide d'une lentille pupillaire spécialisée de l'instrument NIRCam destinée à prendre des images des sections du miroir principal plutôt que des images de l'espace. On ne s'en sert pas pendant les activités scientifiques : elle sert strictement à des fins techniques et d'alignement. Ici, la section lumineuse était orientée vers une étoile brillante, alors que les autres sections n'étaient pas alignées pareillement. Cette image a donné une première indication de l'alignement du miroir principal par rapport à l'instrument. (Source : ASC/NASA.)

Les images de Webb deviendront de plus en plus claires, détaillées et complexes à mesure que les trois autres instruments atteindront les températures cryogéniques prévues et commenceront à recueillir des données. Les premières images scientifiques devraient être rendues publiques au cours de l'été. Une étape importante vient d'être franchie : il est confirmé que le télescope Webb est fonctionnel. Mais il reste beaucoup à faire dans les mois qui viennent pour que l'observatoire soit fin prêt pour les observations scientifiques avec ses quatre instruments.

Texte (abrégé) reproduit avec l'aimable autorisation de la NASA.

Les instruments de Webb ont été mis sous tension!

Le télescope spatial James Webb complètement déployé

Vue d'artiste du télescope spatial James Webb complètement déployé. (Source : Centre spatial Goddard, NASA/CIL/Adriana Manrique Gutierrez.)

Le télescope Webb a atteint sa destination, à 1 500 000 kilomètres de la Terre. Ses quatre instruments et le détecteur de guidage de précision (FGS) de l'Agence spatiale canadienne (ASC) ont été mis sous tension, précautionneusement, un par un. Le fonctionnement de chacun d'eux sera vérifié au cours des prochains jours.

Le FGS sera essentiel pour aligner les 18 miroirs hexagonaux dorés de Webb au moment d'effectuer le réglage ultraprécis de l'élément optique du télescope dans l'espace.

La mise en service des instruments, dont l'imageur et spectrographe sans fente dans le proche infrarouge (NIRISS) de l'ASC, devrait débuter une fois que les équipes chargées de la mission auront confirmé que le miroir principal est parfaitement aligné.

Durant la mission, le FGS servira de navigateur cosmique : il pointera sur des étoiles brillantes pour maintenir l'alignement du télescope. Quant au NIRISS, il servira à observer divers objets astronomiques, comme des exoplanètes ainsi que des planètes vagabondes et des naines brunes.

Lancé le , le télescope Webb captera le rayonnement infrarouge pour observer l'Univers primordial, des étoiles lointaines et l'atmosphère d'exoplanètes et étudier l'évolution des galaxies, entre autres. Des astronomes canadiens seront parmi les premiers à utiliser les données de Webb et à profiter des possibilités extraordinaires de recherche scientifique offertes par cet observatoire unique.

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