Depuis la conception du projet, les scientifiques attendent avec impatience le jour où le Télescope spatial James Webb (JWST) prendra l'espace. En tant que successeur prévu de Hubble, le JWST utilisera ses puissantes capacités d'imagerie infrarouge pour étudier certains des objets les plus éloignés de l'Univers (comme la formation des premières galaxies) et étudier des planètes extra-solaires autour d'étoiles proches.
Cependant, il y a eu beaucoup de spéculations et de discussions sur les cibles qui seront les premières du JWST. Heureusement, à la suite de la recommandation du Comité d'attribution du temps et d'un examen technique approfondi, le Space Telescope Science Institute (STScI) a récemment annoncé qu'il avait sélectionné treize programmes scientifiques de «libération anticipée», que le JWST passera ses cinq premiers mois de service à étudier. .
Dans le cadre du programme scientifique de libération anticipée discrétionnaire du directeur du JWST (DD-ERS), ces treize cibles ont été choisies par un processus rigoureux d’examen par les pairs. Il comprenait 253 chercheurs de 18 comtés et 106 institutions scientifiques ayant choisi parmi plus de 100 propositions. Chaque programme dispose de 500 heures d'observation, une fois la période de mise en service de 6 mois terminée.
Comme l'a déclaré Ken Sembach, directeur du Space Telescope Science Institute (STScI) dans un communiqué de presse de l'ESA:
“Nous avons été impressionnés par la grande qualité des propositions reçues. Ces programmes généreront non seulement une grande science, mais seront également une ressource unique pour démontrer les capacités d'investigation de cet observatoire extraordinaire à la communauté scientifique mondiale.… Nous voulons que le milieu de la recherche soit aussi productif que possible sur le plan scientifique, le plus tôt possible, c'est pourquoi je suis si heureux de pouvoir consacrer près de 500 heures de temps discrétionnaire du directeur à ces premières observations scientifiques..”
Chaque programme s'appuiera sur la suite de quatre instruments scientifiques du JWST, qui ont été fournis par la NASA, l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale canadienne (CSA). Il s'agit notamment du spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) et de l'instrument moyen infrarouge (MIRI) mis au point par l'ESA, ainsi que de la caméra proche infrarouge (NIRCam) développée par la NASA et le STScI, et de l'imageur proche infrarouge et Spectrographe sans fente (NIRISS) développé par le CSA.
Les treize programmes sélectionnés incluent «Through the looking GLASS», qui s’appuiera sur l’expérience de la communauté astronomique en utilisant Hubble effectuer une spectroscopie sans fente et des relevés antérieurs pour recueillir des données sur la formation des galaxies et le milieu intergalactique, depuis les premières époques de l'Univers jusqu'à nos jours. Le chercheur principal (PI) de ce programme est Tommaso Treu de l'Université de Californie à Los Angeles.
Un autre est le programme Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), qui effectuera des observations qui se chevauchent pour créer une enquête extragalactique coordonnée. Cette enquête est destinée à permettre aux astronomes de voir la première lumière visible de l'Univers (environ 240 000 à 300 000 ans après le Big Bang), ainsi que des informations de l'époque de la réionisation (environ 150 millions à 1 milliard d'années après le Big Bang) et la période de formation des premières galaxies. Le PI de ce programme est Steven Finkelstein de l'Université du Texas à Austin.
Ensuite, il y a le programme scientifique Transiting Exoplanet Community Early Release, qui s'appuiera sur le travail du Hubble, Spitzer, et Kepler télescopes spatiaux en effectuant des levés exoplanètes. Comme ses prédécesseurs, cela consistera à surveiller les étoiles pour les baisses périodiques de luminosité causées par les planètes passant entre elles et l'observateur (aka. Photométrie de transit).
Cependant, par rapport aux missions précédentes, le JWST sera en mesure d'étudier des planètes en transit avec des détails sans précédent, ce qui devrait révéler des volumes sur leurs compositions, structures et dynamiques atmosphériques respectives. Ce programme, dont l'IP est Imke de Pater de l'Université de Californie à Berkeley, devrait donc révolutionner notre compréhension des planètes, de la formation des planètes et des origines de la vie.
Le programme d'imagerie à contraste élevé des exoplanètes et des systèmes extraplanétaires, qui mettra l'accent sur les planètes directement imagées et les disques de débris circumstellaires, est également axé sur l'étude des exoplanètes. Encore une fois, l'objectif est d'utiliser les capacités améliorées du JWST pour fournir des analyses détaillées sur la structure atmosphérique et la composition des exoplanètes, ainsi que sur les propriétés des particules de nuages des disques de débris.
Mais bien sûr, tous les programmes ne sont pas consacrés à l'étude de choses au-delà de notre système solaire, comme le démontre le programme qui se concentrera sur Jupiter et le système jovien. En plus des recherches effectuées par le Galileo et Juno missions, le JWST utilisera sa suite d'instruments pour caractériser et produire des cartes des couches nuageuses de Jupiter, des vents, de la composition, de l'activité aurorale et de la structure des températures.
Ce programme se concentrera également sur certaines des plus grandes lunes de Jupiter (alias «les lunes de Galilée») et la structure annulaire de la planète. Les données obtenues par le JWST seront utilisées pour produire des cartes de l'atmosphère et de la surface volcanique d'Io, l'atmosphère ténue de Ganymède, fournir des contraintes sur la structure thermique et atmosphérique de ces lunes et rechercher des panaches sur leurs surfaces. Comme Alvaro Giménez, directeur scientifique de l'ESA, l'a proclamé:
«Il est passionnant de voir l'engagement de la communauté astronomique dans la conception et la proposition de ce qui sera les premiers programmes scientifiques pour le télescope spatial James Webb. Webb révolutionnera notre compréhension de l'Univers et les résultats qui résulteront de ces premières observations marqueront le début d'une nouvelle aventure palpitante en astronomie. »
Au cours de sa mission, qui durera au moins cinq ans (sauf extensions), le JWST abordera également de nombreux autres sujets clés de l'astronomie moderne, explorant l'Univers au-delà des limites de ce que Hubble a pu voir. Il s'appuiera également sur les observations faites par Hubble, examinant les galaxies dont la lumière a été étirée en longueurs d'onde infrarouges par l'expansion de l'espace.
Au-delà de regarder plus loin dans le temps pour cartographier l'évolution cosmique, Webb examinera également les trous noirs supermassifs (SMBH) qui se trouvent au centre de la plupart des galaxies massives - dans le but d'obtenir des estimations de masse précises. Enfin et surtout, Webb se concentrera sur la naissance de nouvelles étoiles et de leurs planètes, en se concentrant initialement sur les mondes de la taille de Jupiter, puis en déplaçant le focus pour étudier des super-Terres plus petites.
John C. Mather, scientifique principal de projet pour le JWST et astrophysicien principal au Goddard Space Flight Center de la NASA, a également exprimé son enthousiasme pour les programmes sélectionnés. "Je suis ravi de voir la liste des cibles les plus fascinantes des astronomes pour le télescope Webb, et extrêmement impatient de voir les résultats", a-t-il déclaré. "Nous espérons pleinement être surpris par ce que nous trouverons."
Depuis des années, les astronomes et les chercheurs attendent avec impatience le jour où le JWST commencera à rassembler et à publier ses premières observations. Avec tant de possibilités et tant de choses à découvrir, le déploiement du télescope (qui est prévu pour 2019) est un événement qui ne peut pas arriver assez tôt!
