février 8, 2023

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Le télescope de Webb ne fait que commencer

BALTIMORE – Jusqu’à présent, cela a été un régal pour les yeux du ciel : une immensité d’espace noir regorgeant de taches de lumière incompréhensiblement distantes et incompréhensibles. Des images fantomatiques de Neptune, Jupiter et d’autres voisins que nous pensions déjà connaître. Nébuleuses et galaxies vues par les yeux infrarouges pénétrants du télescope spatial James Webb.

Le télescope, nommé d’après James Webb, directeur de la NASA lors du coup de pouce pour les alunissages d’Apollo, est un projet conjoint de la NASA, de l’Agence spatiale européenne et de l’Agence spatiale canadienne. Il a lancé le Noël d’il y a un an – après deux décennies de troubles et 10 milliards de dollars – puis mission d’observation de l’univers Dans des longueurs d’onde que l’œil humain ne peut pas voir. Avec un miroir primaire de 21 pieds de large, Webb est sept fois plus puissant que son prédécesseur, le télescope spatial Hubble. Selon la méthode de calcul, une heure d’observation sur le télescope peut coûter 19 000 $ ou plus à la NASA.

Mais ni la NASA ni les astronomes n’ont payé tout cet argent et ce capital politique juste pour les belles images – et personne ne s’en plaint.

« Les premières images n’étaient que le début », a déclaré Nancy Levinson, directrice par intérim du Space Telescope Science Institute, qui gère à la fois Webb et Hubble. « Il en faut plus pour en faire une véritable science. »

Pendant trois jours en décembre, environ 200 astronomes ont rempli une salle de l’institut pour entendre et discuter des premiers résultats du télescope. Selon les organisateurs, environ 300 personnes supplémentaires ont été vues en ligne. L’événement était une célébration tardive du lancement et de l’ouverture réussis de Webb et un aperçu de son brillant avenir.

Un à un, les astronomes sont montés sur le podium, ont discuté rapidement pour respecter la limite des 12 minutes et se sont lancés dans un monde de découvertes. Des galaxies qui, même dans leur jeunesse relative, ont déjà produit des trous noirs supermassifs. Études atmosphériques de certaines des sept exoplanètes rocheuses en orbite autour de Trappist 1, une naine rouge qui pourrait abriter des planètes habitables. (Les données suggèrent qu’au moins deux des exoplanètes manquent des atmosphères massives d’hydrogène primordial qui étoufferaient la vie telle que nous la connaissons, mais peuvent avoir des atmosphères faibles de molécules plus denses comme l’eau ou le dioxyde de carbone.)

« Nous sommes en affaires », a déclaré Bjorn Beneke de l’Université de Montréal, fournissant des données sur une exoplanète.

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Megan Reiter de l’Université Rice a emmené ses collègues dans une « plongée profonde » à travers les falaises cosmiques, un foyer nuageux de formation d’étoiles dans la constellation de la Carène, autrefois un morceau préféré de bonbons célestes. Il suit comment les jets de nouvelles étoiles, les ondes de choc et les rayonnements ionisants des étoiles voisines plus massives nées à haute température remodèlent constamment la géographie cosmique et provoquent la formation de nouvelles étoiles.

« Cela pourrait être un modèle de ce que notre soleil a traversé lorsqu’il s’est formé », a déclaré le Dr Reiter dans une interview.

Entre les présentations, en marge et dans les couloirs, les meilleurs astronomes qui étaient présents en 1989 lorsque l’idée du télescope Webb a été lancée pour la première fois se félicitent et partagent des histoires de guerre sur le développement du télescope. Ils ont haleté de manière audible lorsque les enfants ont présenté les données qui ont fait exploser leurs réalisations avec Hubble.

Jane Rigby, scientifique du projet d’exploitation du télescope, a rappelé son agitation émotionnelle il y a un an lorsque le télescope était enfin sur le point d’être lancé. L’instrument est conçu pour se dérouler dans l’espace – un processus complexe avec 344 « défaillances ponctuelles » – et seul le Dr Rigby peut les compter encore et encore.

« J’étais dans le déni », a-t-elle déclaré à Baltimore. Mais le lancement et le déploiement se sont parfaitement déroulés. Eh bien, elle a dit: « Je vis le rêve. »

Garth Illingworth, un astronome de l’Université de Californie à Santa Cruz qui a présidé en 1989 une réunion clé au Space Telescope Science Institute qui a finalement conduit à Webb, a simplement déclaré: « Je suis juste époustouflé. »

Lors d’une réception après le premier jour de la réunion, John Mather du Goddard Space Flight Center de la NASA et scientifique principal du projet Webb dès le départ a levé son verre aux 20 000 personnes qui ont construit le télescope, aux 600 astronomes qui l’ont testé dans l’espace et aux nouvelle génération de scientifiques qui l’utiliseront.

« Certains d’entre vous n’étaient même pas nés quand nous avons commencé à planifier », a-t-il déclaré. « Posséder! »

Jusqu’à présent, le télescope, rempli de caméras, de spectromètres et d’autres instruments, a dépassé les attentes. (Son pouvoir analytique est le double de ce qui est annoncé.) Le Dr Rigby rapporte que le lancement sans faille du télescope lui a laissé suffisamment de carburant de manœuvre pour le faire fonctionner pendant 26 ans ou plus.

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« Ce sont des chiffres heureux », a-t-elle déclaré, alors qu’elle et ses collègues examinaient les statistiques de performances de leurs machines. Le Dr Rigby a averti que les instruments du télescope sont toujours en cours d’étalonnage, de sorte que les chiffres peuvent changer pour le moment. Préparez-vous à recalculer vos résultats sur simple pression d’un bouton, j’ai dit à un groupe d’astronomes dans le hall : « Sinon, vous allez détester votre vie. »

La plus grande surprise de Webb à ce jour concerne peut-être les événements du début du millénaire de l’univers. Il semble que les galaxies formaient, généraient et alimentaient les étoiles plus rapidement que ne l’estimaient les modèles cosmologiques testés au combat.

« Comment les galaxies avancent-elles si vite ? » a demandé Adam Riess, lauréat du prix Nobel de physique et cosmologiste de l’Université Johns Hopkins, qui était présent aujourd’hui.

L’exploration de cette province, la « source cosmique », comme l’a appelée un astronome, est l’objectif de plusieurs collaborations internationales avec des acronymes tels que JADES (Advanced Deep Extragalactic Survey), CEERS (Cosmic Evolution for Early Launch Science) et GLASS (Grism Lens -Amplified Survey) depuis l’espace) et PEARLS (Primary Extragalactic Regions for Reionization and Lensing Science).

La vision infrarouge de Webb est au cœur de ces efforts. Au fur et à mesure que l’univers s’étend, les galaxies lointaines et les corps célestes s’éloignent de la Terre si rapidement que leur lumière est étirée et transformée en longueurs d’onde infrarouges invisibles. Passé un certain point, les galaxies les plus lointaines s’éloignent si rapidement, leur lumière s’étirant en longueur d’onde, qu’elle n’est plus visible même au télescope Hubble.

Le télescope Webb a été conçu pour détecter et explorer ces régions qui représentent l’univers il y a seulement un milliard d’années, lorsque les premières galaxies ont commencé à prospérer avec des étoiles.

« Il faut du temps pour que la matière se refroidisse et devienne suffisamment dense pour enflammer les étoiles », a noté Emma Curtis Lake, de l’Université du Hertfordshire et membre de l’équipe JADES. Elle a ajouté que le taux de formation d’étoiles a culminé lorsque l’univers avait quatre milliards d’années et qu’il a diminué depuis lors. L’univers a maintenant 13,8 milliards d’années.

Les astronomes mesurent les distances cosmiques avec un paramètre appelé le décalage vers le rouge, qui indique de combien la lumière provenant d’un objet distant est étirée. Il y a quelques mois à peine, un décalage vers le rouge de 8, qui correspond à une époque où l’univers avait environ 646 millions d’années, était considéré comme un décalage vers le rouge élevé. Grâce au Dr Curtis Lake et à ses collègues, le décalage vers le rouge standard est maintenant de 13,2, ce qui correspond à l’époque où l’univers n’avait que 325 millions d’années.

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Le Dr Curtis-Lake et son équipe avaient pointé le télescope vers une partie du ciel appelée God’s South, à la recherche de galaxies que Hubble ne pouvait pas repérer. Effectivement, il y en avait quatre, des fantômes dans la brume de Creation Heat. Des mesures ultérieures ont confirmé qu’elle remontait effectivement dans le temps.

« Nous ne voulions pas dire que nous pensions cela – publiquement », a déclaré Brant Robertson, membre de JADES, de l’Université de Californie à Santa Cruz.

Le record ne devrait pas durer longtemps. La collaboration CEERS a signalé une galaxie candidate Il peut avoir un redshift de 16puisque l’univers n’avait que 250 millions d’années.

Les experts se demandent déjà si ces galaxies surchargées révèlent quelque chose de fondamental, et négligé, dans les théories actuelles de l’univers primitif. Peut-être qu’un champ ou une influence a augmenté la gravité à ce moment-là, accélérant la croissance des galaxies et des trous noirs. Ou peut-être que les divergences reflètent simplement le scepticisme scientifique quant aux détails désordonnés – la «gastrophysique» – de la formation des étoiles.

Au cours des 20 dernières années, les astronomes ont affiné un « modèle standard » solide d’un univers composé d’énergie noire, de matière noire et d’un petit groupe de matière atomique. Il est trop tôt pour briser ce paradigme, a déclaré le Dr Curtis Lake dans une interview. Webb avait peut-être trois décennies de surveillance devant lui. « Nous n’en sommes qu’au début », a-t-elle déclaré.

Le discours de clôture est tombé sur le Dr Mather. Il a limité l’histoire du télescope, rendant hommage à Barbara Mikulski, l’ancienne sénatrice du Maryland, qui a soutenu le projet en 2011 alors qu’il risquait d’être annulé. Il a également présenté en avant-première le prochain grand acte de la NASA : un télescope spatial de 12 mètres appelé l’Observatoire des mondes habitables qui recherche et étudie les planètes.

Il a dit: « Tout ce que nous avons fait en valait la peine. » « Alors nous y sommes : c’est une soirée de gala, jetant un coup d’œil à ce qu’il y a ici. Ce n’est pas la dernière chose que nous allons faire. »