Pour la première fois dans l’histoire de l’humanité, des images haute définition de l’univers de l’espace lointain ont été publiées ! De la « caméra » la plus chère coûtant 10 milliards de dollars

Comment le Big Bang s'est-il produit ? Jusqu'où s'étend vraiment l'univers ? Les humains sont-ils seuls dans l'univers ?

Dans un avenir proche, le successeur de Hubble, le télescope spatial James Webb (JWST), pourrait répondre à ces questions, et maintenant il a livré les premières réponses.

JWST a capturé l' image infrarouge la plus profonde et la plus claire de l'univers lointain à ce jour, et la première image en couleur depuis sa mise en service.

Utiliser l'imagerie infrarouge comme œil pour observer l'ancien univers inconnu

On voit ici l'amas de galaxies SMACS 0723, qui est apparu il y a 4,6 milliards d'années et contient des milliers de galaxies.

Il a été pris par la caméra proche infrarouge (NIRCam) de JWST et combiné avec des photos de différentes longueurs d'onde. Il a fallu un total de 12,5 heures pour collecter toutes les photos, et cela prendrait des semaines s'il était remis à Hubble.

▲ Image de : NASA

Dans l'après-midi du 11 juillet, HE, l'administrateur de la NASA, Bill Nelson, a publié cette photo lors d'un briefing spécial de dernière minute à la Maison Blanche :

Monsieur le Président, si vous mettez un grain de sable au bout de vos doigts à un bras de distance, cela fait partie de l'univers que vous voyez.

Mais les amas d'étoiles sur l'image sont si grands qu'ils courbent même l'espace et le temps autour d'eux, ce qui entraîne un phénomène appelé "lentille gravitationnelle" qui amplifie les galaxies les plus éloignées derrière l'amas.

La lumière de certaines de ces galaxies a parcouru 13 milliards d'années pour atteindre le télescope.

JWST n'imagera pas seulement l'objet céleste d'intérêt, mais il divisera également la lumière en différentes longueurs d'onde.

En conséquence, JWST peut non seulement se concentrer sur les nébuleuses lointaines, les amas de galaxies et même les exoplanètes, nous permettant de voir de minuscules structures jamais vues auparavant, mais aussi aider les chercheurs à comprendre la masse, l'âge, l'histoire et la composition des galaxies.

▲ Image de : NASA

C'est principalement parce que le principe du JWST est différent de celui des télescopes tels que Hubble : il est basé sur l'imagerie infrarouge, qui observe la lumière d'une région du spectre électromagnétique (région infrarouge) invisible à l'œil humain.

Les quatre instruments scientifiques en jeu sont le spectromètre proche infrarouge (NIRSpec), l'instrument infrarouge moyen (MIRI), la caméra proche infrarouge (NIRCam), l'imageur proche infrarouge et le spectrographe continu (NIRISS).

Hubble a certaines capacités de détection infrarouge, mais pas aussi bien que JWST.

▲ Hubble observe la lumière visible (à gauche) et la vue infrarouge (à droite) de la nébuleuse d'Héricium Crédit image : NASA et ESA

La région infrarouge observée par JWST est cruciale pour tracer la chronologie de notre univers – alors que l'univers continue de s'étendre, les étoiles les plus anciennes et les plus rares, et les choses éclairées par elles, ne nous apparaissent que sous forme de lumière infrarouge.

Les astronomes espèrent utiliser JWST pour explorer chaque étape de l'histoire cosmique, de l'intérieur de notre système solaire aux galaxies observables les plus éloignées de l'univers primitif, et tout le reste, aidant l'humanité à comprendre l'origine de l'univers, l'évolution des galaxies et notre position dedans.

Cela dit, nous pouvons nous attendre à observer l'état précoce de l'univers visible aujourd'hui, en voyant les premières galaxies formées quelques centaines de millions d'années seulement après le Big Bang, révolutionnant l'astrophysique telle que nous la connaissons.

Cette photo n'est qu'un aperçu.À 22h30 le 12 juillet, heure de Pékin, la NASA diffusera des émissions en direct d'images et de données plus en couleur , y compris des nébuleuses, des galaxies et des atmosphères de planètes extrasolaires.

Le télescope spatial le plus cher à ce jour, sans droit à l'erreur

JWST a été lancé le 25 décembre 2021, après environ 25 ans de développement.

Avant cela, il a traversé des décennies de préparation, avec des plans commençant au début des années 1990, du nom du deuxième administrateur de la NASA, James Webb, avec un budget de 500 millions de dollars, et il est devenu opérationnel en 2007 .

Cependant, la difficulté de construire le JWST a largement dépassé les attentes de la NASA.En raison de nombreux retards d'ingénierie et de dépassements de coûts sur le projet, le JWST a subi une refonte majeure en 2005, et l'heure de lancement a été retardée jusqu'à ce que le JWST ait finalement un lancement en 2021. peut se lancer.

25 ans d'investissements continus de 20 pays, la coopération de dizaines de milliers de scientifiques, divers revers et de multiples retards, divers facteurs ont créé le télescope spatial le plus cher de l'histoire, et le coût du JWST est proche de 10 milliards de dollars américains .

▲ JWST entièrement étendu (rendu artistique).Crédit image : NASA

La science de pointe brûle de l'argent, et naturellement il y a une raison de brûler de l'argent. Cela inclut des lentilles de plus gros calibre, des matériaux de miroir de niveau 10 nanomètres, des pare-soleil de la taille d'un court de tennis, etc. ", doit être 100% correct .

En bref, la technologie est révolutionnaire, la R&D est tout ou rien, et ce n'est pas une simple augmentation linéaire des coûts.

Même s'il peut être lancé, le JWST est trop grand pour être lancé directement dans l'espace dans sa forme complète. Il doit être plié pour être installé sur une fusée pour le lancement. Il ne peut effectuer divers ajustements dans l'espace lointain qu'après le lancement, et aucun les erreurs sont permises.

Il a fallu deux semaines juste pour déployer la visière dans l'espace.

La température du module d'observation JWST doit être maintenue en dessous de 40K (-233,15°C) afin de voir une faible lumière infrarouge, et le pare-soleil joue le rôle de contrôle de la température. Sinon, le signal de la cible serait noyé dans le rayonnement infrarouge du télescope lui-même, du soleil, de la Terre et de la lune.

▲ Le pare-soleil a été testé au sol avant le lancement. Crédit image : NASA

La complexité du dépliage de la visière est que chaque joint doit être parfaitement exécuté pour que la visière puisse s'ouvrir. L'ensemble du JWST compte jusqu'à 344 points de défaillance uniques, et la visière en contient une partie importante, et un point de défaillance unique signifie qu'une fois qu'une défaillance se produit, l'ensemble du projet échoue. La déchirure accidentelle du film lors des tests en 2018 a également été l'un des facteurs qui ont retardé le projet.

L'étalonnage du miroir primaire prend également du temps.

Le miroir principal du JWST, conçu comme un miroir pliable "en nid d'abeille" composé de 18 miroirs hexagonaux, l'aide à capturer une grande quantité de lumière infrarouge à partir d'une cible choisie. Mais chacun de ces miroirs (ainsi que les miroirs secondaires et autres composants) doit être ajusté avec précision afin que l'image qui y est réfléchie corresponde et se chevauche avec les autres miroirs.

▲ Animé depuis : [email protected]

Au cours des six derniers mois, des ingénieurs et des scientifiques ont soigneusement ajusté la partie miroir du télescope et étalonné ses instruments.

Maintenant, JWST est enfin prêt à commencer à collecter la lumière des galaxies lointaines pour l'humanité.

Li Ruoqiuhuang, pour exorciser le mal. Courriel de travail : [email protected]

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