Cette image de l'amas Westerlund 2 comprend à la fois des observations en lumière visible et infrarouge de Hubble, et a été publié en 2015 dans le cadre du 25e anniversaire du télescope spatial Hubble. La zone en surbrillance, avec l'amas d'étoiles, a été créé à partir d'expositions à la lumière visible et au proche infrarouge. La partie agrandie en noir et blanc montre une nouvelle image de l'amas d'étoiles dans une seule longueur d'onde infrarouge. Cette image a été prise dans le cadre du projet scientifique préparatoire de l'astronome Elena Sabbi, l'une des nombreuses observations que les astronomes utiliseront pour identifier des cibles potentielles pour le télescope spatial James Webb de la NASA. Crédit :NASA, ESA, l'équipe Hubble Heritage (STScI/AURA), A. Nota (ESA/STScI), E. Sabbi (ESA/STScI), et l'équipe scientifique de Westerlund 2
Le télescope spatial Hubble de la NASA aide à identifier des cibles célestes potentielles pour le télescope spatial James Webb grâce à une série d'observations scientifiques préparatoires à compléter avant que Webb ne soit prêt à faire ses propres observations.
Ce programme scientifique préparatoire a débuté en 2016 en réponse au désir des astronomes d'utiliser les observations de Hubble pour préparer le terrain pour Webb. Le programme marquait la première fois que les astronomes étaient encouragés à soumettre des propositions scientifiques pour les observations de Hubble qui pourraient ouvrir la voie aux propres observations de Webb. Jusque là, 40 propositions ont été approuvées.
L'utilisation de plusieurs observatoires pour analyser les mêmes objets peut identifier des aspects de ces objets que l'utilisation d'un seul observatoire ne peut pas. Hubble a été conçu pour observer principalement l'univers à travers la lumière visible (bien qu'il soit également capable de voir dans l'ultraviolet et le proche infrarouge), tandis que Webb est spécifiquement conçu pour observer l'univers en lumière infrarouge, par imagerie directe et spectroscopie. La spectroscopie mesure le spectre de la lumière, que les scientifiques analysent pour déterminer les propriétés physiques de ce qui est observé, y compris la température, Masse, et composition chimique.
Plusieurs propositions scientifiques préparatoires du programme promettent d'utiliser Hubble pour fournir des données d'observation que Webb n'est pas conçu pour collecter. Hubble est capable de voir des parties du spectre de la lumière visible que Webb n'est pas capable d'observer, et ainsi il peut combler les lacunes potentielles d'observation. Par exemple, Hubble peut examiner les exoplanètes à la lumière sur tout le spectre électromagnétique à sa disposition, en mettant l'accent sur les longueurs d'onde ultraviolettes et bleues. Couplé aux capacités infrarouges de Webb, les deux télescopes fourniront une image plus complète des systèmes d'exoplanètes.
D'autres propositions ont pour objectif d'utiliser Hubble pour supporter une partie de la charge de travail de Webb, permettant aux astronomes d'utiliser plus efficacement leur temps d'observation avec Webb. Les astronomes pourraient utiliser Hubble pour étudier plusieurs cibles et déterminer la meilleure stratégie pour Webb pour effectuer une analyse plus approfondie. En fonction des données renvoyées par Hubble, les astronomes sauraient observer des cibles avec Webb dans une large gamme de longueurs d'onde infrarouges ou se concentrer sur des gammes de longueurs d'onde plus petites, leur donnant ainsi un meilleur point de départ pour leurs propres observations.
Hubble et Webb :Sonder les disques protoplanétaires
Une proposition scientifique préparatoire spécifique a été soumise par une équipe de scientifiques dirigée par Elena Sabbi, astronome au Space Telescope Science Institute de Baltimore, Maryland. Sabbi et son équipe utilisent Hubble pour enquêter sur les jeunes, amas d'étoiles massives Westerlund 2, situé à environ 20, 000 années-lumière de la Terre dans la constellation de Carina. Ils ont passé un an à observer l'amas et prévoient de l'observer pendant deux années supplémentaires avec Hubble.
Cette image en noir et blanc de l'amas d'étoiles Westerlund 2 se concentre sur la partie centrale de l'amas. L'image a été prise par Hubble dans la gamme de longueurs d'onde de 800 nanomètres, dans la partie proche infrarouge du spectre électromagnétique juste à l'extérieur de la plage de la lumière visible. Cette image a été prise dans le cadre du projet scientifique préparatoire de l'astronome Elena Sabbi, dont l'un des objectifs est d'utiliser Hubble pour identifier des objets d'intérêt pour le télescope spatial James Webb de la NASA. Crédit :NASA, ESA, et E. Sabbi (ESA/STScI)
L'un des principaux objectifs scientifiques de Webb est d'observer la naissance des étoiles et des systèmes protoplanétaires, et les observations de Sabbi promettent de cataloguer des centaines de cibles potentielles sur lesquelles Webb pourrait suivre. Sabbi et son équipe utilisent Hubble pour rechercher des étoiles binaires dans leurs premiers stades de développement, où ils sont susceptibles d'être entourés de disques protoplanétaires - des disques de gaz dense et de poussière qui encerclent les étoiles nouvellement formées et finissent par fusionner en planètes.
Les systèmes stellaires binaires contiennent deux étoiles en orbite autour d'un point central commun, et certains de ces systèmes se sont avérés héberger des planètes. Les astronomes tentent toujours de comprendre comment les planètes se forment et évoluent dans un tel environnement. Sabbi a déclaré que la jeunesse de Westerlund 2 en fait un candidat de choix pour comprendre cela, car à mesure qu'un cluster vieillit, les étoiles binaires se séparent souvent et sont éjectées de l'amas. La première année d'observations de l'équipe a montré que Westerlund 2 contenait beaucoup plus d'étoiles binaires que prévu, sur la base d'autres observations d'amas d'étoiles.
"Les clusters massifs sont des endroits très fréquentés, comme [New York City] Times Square pendant la Saint-Sylvestre, " expliqua Sabbi. " Et, tout comme à Times Square, pousser et tirer d'autres personnes peut vous séparer de vos amis, la force gravitationnelle des étoiles proches peut séparer une étoile de sa compagne."
L'instrument de spectrographe dans le proche infrarouge (NIRSpec) du télescope Webb pourrait analyser la composition des disques protoplanétaires que l'équipe de Sabbi trouve autour des étoiles binaires. Armé de ces données, l'équipe pourrait alors découvrir comment la formation des planètes diffère entre les systèmes d'étoiles simples et binaires.
"La lumière qui vient de ces systèmes planétaires pendant la formation ne peut pas être vue par Hubble, " expliqua Sabbi. " Hubble voit la lumière venir de l'étoile, mais dans les données Webb, la lumière sera dominée par le disque planétaire."
Le télescope spatial vétéran
Situé si près de la Terre, Hubble a bénéficié de plusieurs missions de maintenance pour mettre à niveau ses composants et instruments scientifiques, et donc sa capacité à arpenter l'univers. Lancé en 1990, Hubble est en orbite autour de la Terre et observe le cosmos depuis 27 ans, mais cela ne veut pas dire qu'il est prêt pour la retraite.
"Hubble est au sommet de sa capacité scientifique, " a déclaré Jim Jeletic, chef de projet adjoint pour le programme Hubble au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Il a ajouté que le télescope spatial vétéran "a toujours une redondance dans tous ses systèmes critiques" et pourrait poursuivre sa mission "au cours de la prochaine décennie, " ce qui signifie que Hubble et Webb pourraient travailler en tandem pendant des années à venir.
