Cette image du télescope spatial Hubble de la NASA montre le cœur de l'amas globulaire Messier 92 (M92), l'un des plus anciens et des plus brillants de la Voie lactée. Le cluster en contient environ 330, 000 étoiles étroitement ensemble, et ils orbitent en masse autour du centre de la galaxie. Le télescope spatial James Webb de la NASA observera M92, ou un amas globulaire similaire, au début de sa mission pour démontrer sa capacité à distinguer la lumière de ses étoiles individuelles dans un environnement densément peuplé. La haute résolution et la sensibilité de Webb fourniront aux scientifiques une mine de données détaillées sur les étoiles pertinentes pour de nombreux domaines de l'astronomie, y compris le cycle de vie stellaire et l'évolution de l'univers. Crédit :NASA/ESA; Remerciements :Gilles Chapdelaine
La combinaison d'instruments de haute résolution et de détection infrarouge sur le prochain télescope spatial James Webb de la NASA révélera des étoiles qui sont actuellement cachées même du puissant télescope spatial Hubble. La richesse des données stellaires supplémentaires permettra aux astronomes d'étudier une série de questions, de la naissance des étoiles à la mort des étoiles jusqu'au taux d'expansion insaisissable de l'univers. Les premières observations avec Webb démontreront sa capacité à distinguer la lumière individuelle des étoiles dans l'univers local dans une gamme d'environnements et fourniront aux astronomes des outils pour tirer le meilleur parti des puissantes capacités de Webb.
"Les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer de la NASA ont été transformateurs, ouvrant la porte de l'univers infrarouge, au-delà du domaine de la lumière visible rouge. Webb est une évolution naturelle de ces missions, combinant la vision de Spitzer de l'univers infrarouge avec la sensibilité et la résolution de Hubble, " dit Daniel Weisz de l'Université de Californie, Berkeley, le chercheur principal du programme Early Release Science (ERS) de Webb sur les populations d'étoiles résolues.
La capacité de Webb à résoudre des étoiles individuelles cachées derrière du gaz et de la poussière dans la lumière visible sera applicable à de nombreux domaines de la recherche astronomique. Les objectifs de ce programme ERS sont de démontrer les capacités de Webb dans l'univers local et de créer gratuitement, des programmes d'analyse de données open source pour les astronomes afin de tirer le meilleur parti de l'observatoire le plus rapidement possible. Les données des programmes ERS seront immédiatement disponibles pour les autres astronomes, et archivé pour de futures recherches via les archives Barbara A. Mikulski pour les télescopes spatiaux (MAST).
Aperçu de l'énergie noire
La capacité de Webb à sélectionner les détails d'un plus grand nombre d'étoiles individuelles que nous n'en avons vu auparavant améliorera les mesures de distance par rapport aux galaxies proches, ce qui, selon Weisz, sera crucial pour l'un des plus grands mystères de l'astronomie moderne :à quelle vitesse l'univers s'étend-il ? Un phénomène appelé énergie noire semble être à l'origine de cette expansion. Diverses méthodes de calcul du taux d'expansion ont abouti à des réponses différentes, divergences, les astronomes espèrent que les données de Webb pourront aider à réconcilier.
"Pour faire n'importe quelle science, calculer les distances puis le taux d'expansion de l'univers, nous devons être capables d'extraire la lumière d'étoiles individuelles à partir d'images Webb, ", déclare Weisz. "Notre équipe du programme ERS développera un logiciel qui permettra à la communauté d'effectuer ces types de mesures."
Le cycle de vie stellaire
Voir plus d'étoiles signifiera plus de perspicacité dans leur cycle de vie. Webb offrira de nouvelles vues sur l'ensemble des étapes de la vie d'une star, de la formation à la mort.
Le télescope spatial James Webb de la NASA est conçu pour observer la lumière infrarouge, des longueurs d'onde de lumière qui sont au-delà de l'arc-en-ciel visibles à l'œil humain. Les longueurs d'onde plus longues de la lumière infrarouge fournissent des informations que les autres longueurs d'onde ne peuvent pas, y compris la formation d'étoiles et d'autres processus qui se déroulent derrière d'épais voiles de poussière, qui bloquent les longueurs d'onde plus courtes de la lumière visible. Webb détectera une gamme de lumière infrarouge qui chevauche celles observées par d'autres missions de la NASA, mais couvrira également une partie importante du spectre infrarouge qu'ils ne couvrent pas. Cette infographie met en évidence la couverture spectrale complémentaire et complémentaire de Webb avec deux missions de la NASA :le télescope spatial Hubble et le télescope spatial Spitzer. Webb combine la puissance et la sensibilité d'imagerie de Hubble avec la couverture infrarouge de Spitzer, et va au-delà des deux pour fournir une multitude de nouvelles données infrarouges sur l'univers qui sont cachées au-delà de la lumière rouge visible. Crédit :NASA et J. Olmstead (STScI)
"Pour le moment, nous sommes effectivement limités à l'étude de la formation des étoiles dans notre propre galaxie de la Voie lactée, mais avec les capacités infrarouges de Webb, nous pouvons voir à travers les cocons poussiéreux qui abritent des protoétoiles en formation dans d'autres galaxies, comme Andromède, qui est plus riche en métaux - et voyez comment les étoiles se forment dans un environnement très différent, " dit Weisz.
L'astronome Martha Boyer, également sur cette équipe de programme d'observation, est intéressé par les informations que Webb fournira vers la fin du cycle de vie stellaire, quand les étoiles deviennent gonflées, rouge, et poussiéreux.
"Le télescope spatial Spitzer de la NASA nous a montré que poussiéreux, les étoiles évoluées existent même dans des galaxies très primitives où elles n'étaient pas attendues, et maintenant, avec Webb, nous pourrons les caractériser et apprendre comment nos modèles du cycle de vie des étoiles s'alignent sur des observations réelles, " dit Boyer, un scientifique des instruments de l'équipe de la caméra proche infrarouge (NIRCam) de Webb au Space Telescope Science Institute de Baltimore, Maryland.
L'univers primitif via le quartier local
Résoudre et étudier des étoiles individuelles est nécessaire pour comprendre la façon dont les galaxies se sont formées et fonctionnent. Les astronomes peuvent alors poser des questions encore plus importantes sur l'évolution des galaxies dans le temps et dans l'espace, du lointain, univers primitif au Groupe Local - une collection de plus de 20 galaxies proches auxquelles notre galaxie appartient. Weisz explique que même si ce programme d'observation cherchera localement, il y a des preuves de l'univers primitif à découvrir.
"Nous aurons Webb étudier à proximité, galaxie naine ultra-faible, un vestige des premières galaxies-graines à se former dans l'univers, dont certaines ont finalement fusionné pour former de plus grandes galaxies comme la Voie lactée, " dit Weisz. " À de grandes distances, ces types de galaxies sont trop faibles pour que même Webb puisse les voir directement, mais petit, les galaxies naines locales nous montreront à quoi elles ressemblaient il y a des milliards d'années."
"Nous avons vraiment besoin de comprendre l'univers local pour comprendre tout l'univers, " dit Boyer. " Le Groupe Local de galaxies est une sorte de laboratoire, où nous pouvons étudier les galaxies en détail, chaque composant. Dans les galaxies lointaines, nous ne pouvons pas résoudre beaucoup de détails, donc on ne sait pas exactement ce qui se passe. Une étape majeure vers la compréhension des galaxies lointaines ou primitives est d'étudier cette collection de galaxies qui sont à notre portée."
Au fur et à mesure que la mission Webb progresse, Boyer et Weisz s'attendent à ce que les astronomes utilisent les outils que leur équipe développe de manière inattendue. Ils soulignent que le développement du programme a été un effort de toute la communauté astronomique de l'univers local, et ils prévoient de poursuivre cette collaboration une fois les données reçues. L'équipe du programme d'observation prévoit d'organiser un atelier pour revoir les résultats du programme avec d'autres astronomes et peaufiner le logiciel qu'ils ont développé, le tout dans le but d'aider les membres de la communauté astronomique à demander du temps pour utiliser Webb pour leurs recherches.
"Je pense que c'est vraiment important - l'idée de travailler ensemble pour réaliser une grande science, contrairement à beaucoup d'entre nous essayant de rivaliser, " dit Weisz.
