Le télescope spatial James Webb

Ken Tapping, le 14 janvier 2015

Dans le ciel cette semaine…

  • Vénus brille avec éclat au ras de l'horizon dans les feux mourants du Soleil, accompagnée non loin de Mercure.
  • Jupiter trône dans la partie sud du firmament durant la nuit, tandis que Saturne fait son apparition dans les premières lueurs de l'aube.
  • Nouvelle Lune le 20.

Qui n'a pas entendu parler du télescope spatial Hubble (HST), dont l'histoire a connu de si fertiles rebondissements? Cet instrument d'astronomie a vu sa mise sur orbite, prévue en 1986, retardée à la suite de la tragédie de la navette Challenger qui explosa lors de son lancement, coûtant la vie à son équipage. Quatre ans plus tard, le télescope tournait enfin autour de la Terre. Puis un problème survint lors des tests et des procédures de configuration : l'appareil ne faisait pas correctement la mise au point. Pour y remédier, on créa donc un système que des astronautes installèrent en 1993, véritable exploit qui nous en apprit beaucoup sur la façon de travailler et d'effectuer des réparations complexes dans l'espace. Le résultat fut un triomphe. Les images restituées par le HST nous ébahirent tous, pas seulement les astronomes exploitant ses données. Depuis, le HST s'est révélé un outil de recherche déterminant pour l'astronomie. Tout au long de sa vie, des missions spatiales y ont ajouté des instruments, en élargissant les capacités. Et voici qu'un nouvel appareil est sur le point de voir le jour : le télescope spatial James Webb (JWST).

Durant la majeure partie de son histoire, l'astronomie s'est contentée d'observations réalisées à même le sol, c'est-à-dire de sonder l'univers à travers une atmosphère aussi trouble que capricieuse, avec les épineux problèmes qu'on imagine. En effet, pendant le jour, le ciel brille tant qu'il rend toute observation difficile, voire impossible, et quand vient la nuit, s'installent la brume ou les nuages. Les turbulences qui agitent l'atmosphère sont également source de frustration, car elles font scintiller les étoiles. Si l'effet est joli, ce qu'on aimerait observer miroite et tremblote, un peu comme le fond d'un ruisseau perçu à travers le courant. Enfin, l'atmosphère ne laisse traverser que la lumière et une partie du spectre électromagnétique. Pour examiner le reste, il faut donc se hisser au-dessus. La situation s'améliore quand on érige l'observatoire là où l'atmosphère est plus ténue, c'est-à-dire au sommet des montagnes les plus hautes. Cependant, rien ne bat l'installation d'un télescope dans l'espace, car le ciel diurne n'y brille pas, il n'y a ni nuages ni miroitement et le spectre électromagnétique est observable dans sa totalité. Telle était la raison d'être du HST et les sommes investies dans l'instrument ont rapporté beaucoup plus que ce qu'on pouvait espérer sur le plan scientifique. C'est pourquoi on a entrepris la construction d'un nouveau télescope, lui aussi capable de réaliser des observations dans l'espace. Le télescope spatial James Webb ne remplacera toutefois pas le HST. Il analysera des parties du spectre inaccessibles à ce dernier.

Le télescope spatial Hubble se déplace sur une orbite proche de la Terre, ce qui est heureux, car on peut y accéder advenant la nécessité d'une réparation. Cela suscite cependant quelques problèmes. Ainsi, le télescope est exposé à la lumière et à la chaleur du Soleil une partie du temps, avant de se retrouver dans l'obscurité glacée de l'espace; en outre, la Terre dissimule une grande partie du ciel. Le JWST, en revanche, sera positionné à 1,5 million de kilomètres du globe, du côté opposé au Soleil, dans un lieu où les forces gravitationnelles de la Terre et du Soleil s'annulent, de sorte que tout engin qu'on place à cet endroit demeure stationnaire.

La majorité des objets qui peuplent le cosmos ne diffusent que de très faibles émissions. Pour les capter, il faut des détecteurs et des imageurs ultra-sensibles. En général, plus on parvient à refroidir ces dispositifs, plus leur sensibilité augmente. Rester perpétuellement dans l'ombre en assurera gratuitement la réfrigération. Dans cette optique, le télescope est doté d'un bouclier thermique composé de nombreuses feuilles de plastique métallisé de la taille d'un terrain de tennis. Ce bouclier bloquera la chaleur émanant de la Terre et du Soleil, si bien que la température du télescope descendra jusqu'à -220 °C ou moins.

Le JWST est optimisé pour observer le rayonnement infrarouge, car, à cette longueur d'onde, on peut voir ce qui se passe à l'intérieur des nuages de gaz et de poussière. Le télescope nous montrera aussi l'univers à ses débuts, quand sont nées les premières galaxies. Le Canada participe à l'aventure et nous attendons impatiemment d'analyser les données que renverra le JWST.

Ken Tapping est astronome à l'Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

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