Initialement prévu pour une mission principale d'au moins 2,5 ans, Le télescope spatial Spitzer de la NASA a dépassé de loin sa durée de vie prévue et continue de fonctionner après 15 ans.

Lancé en orbite solaire le 25 août, 2003, Spitzer était le dernier des quatre grands observatoires de la NASA à atteindre l'espace. Le télescope spatial a illuminé certaines des plus anciennes galaxies de l'univers, a révélé un nouvel anneau autour de Saturne, et a scruté à travers des linceuls de poussière pour étudier les étoiles nouveau-nées et les trous noirs. Spitzer a aidé à la découverte de planètes au-delà de notre système solaire, y compris la détection de sept planètes de la taille de la Terre en orbite autour de l'étoile TRAPPIST-1, entre autres réalisations.

« En 15 ans d'activité, Spitzer nous a ouvert les yeux sur de nouvelles façons de voir l'univers, " a déclaré Paul Hertz, directeur de la division d'astrophysique au siège de la NASA à Washington. "Les découvertes de Spitzer s'étendent de notre propre arrière-cour planétaire, aux planètes autour d'autres étoiles, aux confins de l'univers. Et en travaillant en collaboration avec les autres grands observatoires de la NASA, Spitzer a aidé les scientifiques à obtenir une image plus complète de nombreux phénomènes cosmiques. »

Un regard sur le passé

Spitzer détecte la lumière infrarouge, le plus souvent le rayonnement thermique émis par des objets chauds. Sur Terre, la lumière infrarouge est utilisée dans une variété d'applications, y compris les instruments de vision nocturne.

Avec sa vision infrarouge et sa haute sensibilité, Spitzer a contribué à l'étude de certaines des galaxies les plus éloignées de l'univers connu. La lumière de certaines de ces galaxies a voyagé pendant 13,4 milliards d'années pour atteindre la Terre. Par conséquent, les scientifiques voient ces galaxies telles qu'elles étaient moins de 400 millions d'années après la naissance de l'univers.

Parmi cette population d'anciennes galaxies, c'était une surprise pour les scientifiques :des galaxies « gros bébés » qui étaient beaucoup plus grandes et plus matures que les scientifiques pensaient que les galaxies à formation précoce pourraient l'être. Grand, On pense que les galaxies modernes se sont formées par la fusion progressive de galaxies plus petites. Mais les galaxies "gros bébés" ont montré que des collections massives d'étoiles se sont réunies très tôt dans l'histoire de l'univers.

Les études de ces galaxies très lointaines se sont appuyées sur les données de Spitzer et du télescope spatial Hubble, un autre des grands observatoires de la NASA. Chacun des quatre grands observatoires collecte la lumière dans une gamme de longueurs d'onde différente. En combinant leurs observations de divers objets et régions, les scientifiques peuvent obtenir une image plus complète de l'univers.

"Le programme des Grands Observatoires était vraiment un concept génial, " a déclaré Michael Werner, Scientifique du projet Spitzer au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie. "L'idée d'obtenir des images ou des données multispectrales sur un phénomène astrophysique est très convaincante, parce que la plupart des corps célestes produisent un rayonnement à travers le spectre. Une galaxie moyenne comme notre propre Voie Lactée, par exemple, émet autant de lumière infrarouge que de lumière de longueur d'onde visible. Chaque partie du spectre fournit de nouvelles informations."

De nouveaux mondes

Dans les années récentes, les scientifiques ont utilisé Spitzer pour étudier les exoplanètes, ou des planètes en orbite autour d'étoiles autres que notre Soleil, bien que ce n'était pas quelque chose que les concepteurs du télescope avaient prévu.

Avec l'aide de Spitzer, les chercheurs ont étudié des planètes avec des surfaces aussi chaudes que des étoiles, d'autres pensaient être gelés, et beaucoup entre les deux. Spitzer a étudié certaines des exoplanètes connues les plus proches de la Terre, et certaines des exoplanètes les plus lointaines jamais découvertes.

Spitzer a également joué un rôle clé dans l'une des découvertes d'exoplanètes les plus importantes de l'histoire :la détection de sept, planètes à peu près de la taille de la Terre en orbite autour d'une seule étoile. Le système planétaire TRAPPIST-1 ne ressemblait à aucun système solaire extraterrestre jamais découvert, avec trois de ses sept planètes situées dans la "zone habitable, " où la température pourrait être bonne pour que l'eau liquide existe sur les surfaces des planètes. Leur découverte était une étape alléchante dans la recherche de la vie ailleurs dans l'univers.

"L'étude des planètes extrasolaires était encore à ses balbutiements lorsque Spitzer a lancé, mais ces dernières années, souvent plus de la moitié du temps d'observation de Spitzer est utilisé pour des études d'exoplanètes ou des recherches d'exoplanètes, " a déclaré Lisa Storrie-Lombardi, Chef de projet de Spitzer au JPL. "Spitzer est très doué pour caractériser les exoplanètes, même s'il n'a pas été conçu pour cela."

Parmi les autres découvertes majeures faites à l'aide du télescope spatial Spitzer, citons :

— Le plus grand anneau connu autour de Saturne, un vaporeux, structure fine avec 300 fois le diamètre de Saturne.

— Première carte météorologique exoplanète des variations de température à la surface d'une exoplanète gazeuse. Les résultats suggèrent la présence de vents violents.

— Smashups d'astéroïdes et de planètes. Spitzer a trouvé des preuves de plusieurs collisions rocheuses dans d'autres systèmes solaires, dont un pensé pour impliquer deux gros astéroïdes.

— Recette de "soupe de comète". Spitzer a observé les conséquences de la collision entre le vaisseau spatial Deep Impact de la NASA et la comète Tempel 1, découvrir que la matière cométaire de notre propre système solaire ressemble à celle des étoiles proches.

— Les repaires cachés des étoiles nouveau-nées. Les images infrarouges de Spitzer ont fourni des vues sans précédent sur les berceaux cachés où grandissent les jeunes étoiles, révolutionnant notre compréhension de la naissance stellaire.

— Des buckyballs dans l'espace. Les Buckyballs sont des molécules de carbone en forme de ballon de football découvertes lors de recherches en laboratoire avec de multiples applications technologiques sur Terre.

— Amas massifs de galaxies. Spitzer a identifié beaucoup plus d'amas de galaxies éloignés qu'on ne le savait auparavant.

— L'une des cartes les plus complètes de la Voie lactée jamais compilées, y compris la carte la plus précise de la grande barre d'étoiles au centre de la galaxie, créé à l'aide des données Spitzer du projet Galactic Legacy Mid-Plane Survey Extraordinaire, ou APERÇU.

Un voyage prolongé

Spitzer a enregistré plus de 106, 000 heures d'observation. Des milliers de scientifiques du monde entier ont utilisé les données de Spitzer dans leurs études, et les données Spitzer sont citées dans plus de 8, 000 articles publiés.

La mission principale de Spitzer a duré 5,5 ans, pendant laquelle le vaisseau spatial a fonctionné dans une "phase froide, " avec une alimentation en hélium liquide refroidissant trois instruments embarqués juste au-dessus du zéro absolu. Le système de refroidissement a réduit l'excès de chaleur des instruments eux-mêmes qui pourraient contaminer leurs observations. Cela a donné à Spitzer une très grande sensibilité pour les objets "froids".

En juillet 2009, après que l'approvisionnement en hélium de Spitzer s'est épuisé, le vaisseau spatial est entré dans une soi-disant "phase chaude". L'instrument principal de Spitzer, appelée caméra infrarouge (IRAC), a quatre caméras, dont deux continuent de fonctionner en phase chaude avec la même sensibilité qu'ils ont conservée en phase froide.

Spitzer orbite autour du Soleil sur une orbite de fuite vers la Terre (ce qui signifie qu'il traîne littéralement derrière la Terre alors que la planète tourne autour du Soleil) et a continué à tomber de plus en plus loin derrière la Terre au cours de sa vie. Cela pose maintenant un défi pour le vaisseau spatial, car pendant qu'il télécharge des données sur Terre, ses panneaux solaires ne font pas directement face au Soleil. Par conséquent, Spitzer doit utiliser la batterie pendant les téléchargements de données. Les batteries sont ensuite rechargées entre les téléchargements.

"Spitzer est plus loin de la Terre que nous ne l'aurions jamais imaginé alors qu'il fonctionnait encore, " a déclaré Sean Carey, directeur du Spitzer Science Center à Caltech à Pasadena, Californie. « Cela a posé de réels défis à l'équipe d'ingénierie, et ils ont été extrêmement créatifs et ingénieux pour que Spitzer continue de fonctionner bien au-delà de sa durée de vie prévue."

En 2016, Spitzer est entré dans une mission prolongée surnommée "Spitzer Beyond". Il est actuellement prévu que le vaisseau spatial poursuive ses opérations jusqu'en novembre 2019, plus de 10 ans après être entré dans sa phase chaude.