le Télescope spatial James Webb c'est comme la fête du siècle qui ne cesse d'être repoussée. En raison de sa complexité et de certaines lectures anormales qui ont été détectées lors des tests de vibration, la date de lancement de ce télescope a été repoussée à plusieurs reprises - il devrait actuellement être lancé en 2021. Mais pour des raisons évidentes, la NASA reste déterminée à voir cela. mission à travers.
Une fois déployé, le JWST sera le télescope spatial le plus puissant en opération, et sa suite avancée d'instruments révélera des choses sur l'Univers qui n'ont jamais été vues auparavant. Parmi celles-ci figurent les atmosphères des planètes extra-solaires, qui seront initialement constituées de géantes gazeuses. Ce faisant, le JWST affinera la recherche de planètes habitables et commencera éventuellement à examiner certains candidats potentiels.
Le JWST le fera en conjonction avec le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), qui a été déployé dans l'espace en avril 2018. Comme son nom l'indique, TESS recherchera des planètes en utilisant la méthode de transit (alias Transit Photometry), où les étoiles sont surveillées pour les baisses périodiques de luminosité - qui sont causées par une planète passant devant elles par rapport à l'observateur.
Certaines des premières observations de Webb seront effectuées dans le cadre du programme scientifique de libération anticipée du directeur - une équipe de planètes exoplanètes en transit au centre d'opérations scientifiques de Webb. Cette équipe prévoit de mener trois types d’observations différents qui fourniront de nouvelles connaissances scientifiques et une meilleure compréhension des instruments scientifiques de Webb.
Comme l'explique Jacob Bean de l'Université de Chicago, co-chercheur principal du projet d'exoplanète en transit, dans un communiqué de presse de la NASA:
«Nous avons deux objectifs principaux. La première consiste à faire transiter dès que possible les jeux de données exoplanètes de Webb vers la communauté astronomique. La seconde consiste à faire de la grande science afin que les astronomes et le public puissent voir à quel point cet observatoire est puissant. »
Comme Natalie Batalha du NASA Ames Research Center, la chercheuse principale du projet, a ajouté:
«Le but de notre équipe est de fournir à la communauté astronomique des connaissances et des idées essentielles qui aideront à catalyser la recherche sur les exoplanètes et à faire le meilleur usage de Webb dans le temps limité dont nous disposons.»
Pour leur première observation, le JWST sera chargé de caractériser l'atmosphère d'une planète en examinant la lumière qui la traverse. Cela se produit chaque fois qu'une planète transite devant une étoile, et la façon dont la lumière est absorbée à différentes longueurs d'onde fournit des indices sur la composition chimique de l'atmosphère. Malheureusement, les télescopes spatiaux existants n'ont pas eu la résolution nécessaire pour balayer quoi que ce soit plus petit qu'une géante gazeuse.
le JWST, avec ses instruments infrarouges avancés, examinera la lumière traversant les atmosphères exoplanètes, la divisera en un spectre arc-en-ciel, puis en déduira la composition des atmosphères en fonction des sections de lumière manquantes. Pour ces observations, l'équipe du projet a sélectionné WASP-79b, une exoplanète de la taille de Jupiter qui orbite autour d'une étoile de la constellation d'Eridan, à environ 780 années-lumière de la Terre.
L'équipe prévoit de détecter et de mesurer les abondances d'eau, de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone dans WASP-79b, mais espère également trouver des molécules qui n'ont pas encore été détectées dans les atmosphères exoplanètes. Pour leur deuxième observation, l'équipe surveillera un «Jupiter chaud» appelé WASP-43b, une planète qui orbite autour de son étoile avec une période de moins de 20 heures.
Comme toutes les exoplanètes qui orbitent près de leurs étoiles, cette géante gazeuse est verrouillée par les marées - où un côté fait toujours face à l'étoile. Lorsque la planète est devant l'étoile, les astronomes ne peuvent voir que son arrière plus frais; mais pendant qu'il orbite, le jour chaud apparaît lentement. En observant cette planète sur l'intégralité de son orbite, les astronomes pourront observer ces variations (connues sous le nom de courbe de phase) et utiliser les données pour cartographier la température, les nuages et la chimie atmosphérique de la planète.
Ces données leur permettront d'échantillonner l'atmosphère à différentes profondeurs et d'obtenir une image plus complète de la structure interne de la planète. Comme l'a indiqué Bean:
«Nous avons déjà vu des variations dramatiques et inattendues pour cette planète avec Hubble et Spitzer. Avec Webb, nous révélerons ces variations de manière beaucoup plus détaillée pour comprendre les processus physiques qui sont responsables. »
Pour leur troisième observation, l'équipe tentera d'observer directement une planète en transit. C'est très difficile, car la lumière de l'étoile est beaucoup plus brillante et obscurcit donc la faible lumière réfléchie par l'atmosphère de la planète. Une méthode pour résoudre ce problème consiste à mesurer la lumière provenant d'une étoile lorsque la planète est visible, et à nouveau lorsqu'elle disparaît derrière l'étoile.
En comparant les deux mesures, les astronomes peuvent calculer la quantité de lumière provenant de la planète seule. Cette technique fonctionne mieux pour les planètes très chaudes qui brillent brillamment dans la lumière infrarouge, c'est pourquoi ils ont choisi WASP-18b pour cette observation - un Jupiter chaud qui atteint des températures d'environ 2900 K (2627 ° C; 4800 ° F). Ce faisant, ils espèrent déterminer la composition de la stratosphère étouffante de la planète.
Au final, ces observations permettront de tester les capacités du JWST et de calibrer ses instruments. Le but ultime sera d'examiner les atmosphères des exoplanètes potentiellement habitables, qui dans ce cas incluront des planètes rocheuses (alias «Earth-like») qui orbitent de petites masses, des étoiles naines rouges plus faibles. En plus d'être l'étoile la plus commune dans notre galaxie, les naines rouges sont également considérées comme l'endroit le plus probable pour trouver des planètes semblables à la Terre.
Comme Kevin Stevenson, chercheur au Space Telescope Science Institute et co-chercheur principal du projet, l'a expliqué:
«TESS devrait localiser plus d'une douzaine de planètes en orbite dans les zones habitables des naines rouges, dont certaines pourraient en fait être habitables. Nous voulons savoir si ces planètes ont des atmosphères et Webb sera celui qui nous le dira. Les résultats contribueront grandement à répondre à la question de savoir si les conditions favorables à la vie sont courantes dans notre galaxie. »
le Télescope spatial James Webb sera le premier observatoire mondial des sciences spatiales une fois déployé, et aidera les astronomes à résoudre des mystères dans notre système solaire, à étudier des exoplanètes et à observer les toutes premières périodes de l'Univers pour déterminer comment sa structure à grande échelle a évolué au fil du temps. Pour cette raison, il est compréhensible que la NASA demande à la communauté astronomique d'être patiente jusqu'à ce qu'elle soit sûre qu'elle se déploiera avec succès.
Lorsque le gain est rien de moins que des découvertes révolutionnaires, il est juste que nous soyons prêts à attendre. En attendant, assurez-vous de regarder cette vidéo sur la façon dont les scientifiques étudient les atmosphères des exoplanètes, gracieuseté du Space Telescope Science Institute:
