Quand James Webb Le télescope spatial (JWST) a commencé ses opérations au cours de l’étéEt Le plus grand et le plus puissant ensemble de miroirs et d’instruments jamais lancé dans l’espace sera entraîné sur certaines des cibles les plus éloignées et les plus étonnantes de l’univers : les premières étoiles et galaxies qui se sont formées dans notre univers bien sûr, mais aussi planètes extérieures.

JWST Pas vraiment un chasseur d’exoplanètes, mais avec son miroir primaire de 6,5 mètres et ses instruments de spectroscopie infrarouge, il est bien adapté pour regarder de plus près ces mondes plus loin que jamais. Parlez-nous de leurs ingrédients et, peut-être, s’il y a des signes de vie dans leur atmosphère.

astrophysicien Cornell Nicole Lewis Il dit qu’il prévoit de consacrer une partie de son temps d’observation du JWST à l’exploration du « champ profond » WASP-17b. qu’il « Jupiter chaud« Une exoplanète à environ 1 000 années-lumière de la Terre. Le télescope passera « 80 heures à regarder une planète dans toutes les directions à l’aide d’un large éventail d’instruments, ce qui nous permettra de commencer à comprendre à quoi ressemblent les différentes parties de la planète », dit Lewis. inverse. En combinant les mesures de température, la structure des nuages ​​et la chimie atmosphérique, « nous serons vraiment en mesure de peindre une image 3D de ce à quoi ressemble la chaude Jupiter WASP-17b », a-t-elle déclaré.

Et à quoi ressemblerait une telle planète en dehors du système solaire ? Ironiquement, cela ne ressemblera pas du tout à grand-chose et ne ressemble à rien de ce que nous avons vu auparavant. C’est un peu compliqué, mais les résultats peuvent remodeler notre compréhension de notre place dans l’univers.

A quoi ressembleront les exoplanètes de JWST ?

« Divulgation complète, nous n’allons pas obtenir de jolies images des exoplanètes », a déclaré Lewis. JWST est grand, puissant et verrait des milliards d’années dans le passé, mais la dissolution d’une exoplanète si éloignée de son étoile qu’elle ressemble à une image Hubble ou Voyager d’une planète de notre système solaire est encore loin d’être puissante.

Nous verrons les exoplanètes vivre, dit Lewis, les plus grosses de toute façon, mais elles apparaîtront comme « un seul point lumineux ».

Ne soyez pas déçu. Ce point n’est que le début. JWST aidera à construire une image plus complexe des exoplanètes lointaines au fil du temps en les cartographiant plus en détail que jamais et en examinant les longueurs d’onde négligées.

« Lorsque nous regardons les planètes, nous pensons à elles telles qu’elles apparaissent visuellement à cause de la lumière réfléchie par elles », explique Lewis. « Mais si vous voulez vraiment savoir ce qui le fait fonctionner, vous voulez le regarder dans l’infrarouge », comme si vous voulez voir s’il y a des composés organiques dans son atmosphère.

Le vénérable télescope spatial Hubble a fait de l’astronomie étonnante, mais il voit principalement des longueurs d’onde optiques, ultraviolettes et proches infrarouges. Le télescope spatial Spitzer à la retraite est actuellement réglé sur l’infrarouge, mais a été abandonné en 2020, et bien que Lewis note qu’il a fait une science astronomique impressionnante pour les exoplanètes, il n’a jamais été conçu pour une telle mission.

Il existe également des télescopes au sol qui peuvent voir dans l’infrarouge, mais certaines longueurs d’onde ne peuvent pas être atteintes en raison des effets de filtrage de l’atmosphère terrestre. Ensemble, cela signifie que « nous avons pu trouver des empreintes chimiques dans l’atmosphère », d’exoplanètes, explique Lewis, « mais dans presque tous les cas, nous traitons l’atmosphère comme étant uniforme et homogène, et nous la traitons essentiellement comme une seule. dimensionnelle. »

Basé dans l’espace et optimisé pour une large gamme du spectre infrarouge, Webb fournira des données que les scientifiques pourront utiliser pour créer des modèles véritablement multidimensionnels d’exoplanètes. Comprendre comment s’organise leur atmosphère et en quoi consiste leur composition.

« Nous pourrons examiner les signaux provenant de choses comme le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, le méthane, toutes sortes d’espèces intéressantes », a déclaré Lewis. « Nous pouvons commencer à nous éloigner de cette vision unidimensionnelle de la planète et commencer à comprendre à quoi elle ressemble en deux dimensions sur trois. »

À quoi ressemblera notre système solaire pour JWST ?

Alors que la capacité de Webb à étudier les objets les plus éloignés de l’univers suscite beaucoup d’intérêt et d’excitation, un télescope spatial passera également beaucoup de temps à regarder profondément les choses plus proches de chez lui.

Heidi Hamill, scientifique multidisciplinaire chez Webb depuis le début des années 2000, utilisera son temps d’observation pour examiner à peu près tout dans notre système solaire en dehors de l’orbite de la Lune, de Mars aux astéroïdes et exoplanètes, et même les étranges mondes glacés de la ceinture de Kuiper.

Vous pourriez être très excité de voir Uranus. Le géant glacial, annulaire et incliné, n’a été visité qu’une seule fois par Voyager 2 en 1986, et il se trouve qu’il est en orbite juste à la bonne distance pour un champ de vision idéal pour Webb. Nous allons vraiment obtenir des images vraiment sympas d’Uranus en utilisant le Web, même si bien sûr, ce sera infrarouge.

En expliquant à quoi ressemblerait Uranus vu de Webb, elle désigne une série d’images de la géante gazeuse prises par Hubble, l’observatoire Keck et le très grand télescope européen (VLT). Les sommets bleus et roses des nuages ​​apparaissent dans les images optiques et proche infrarouge prises par Hubble et Keck, mais les images infrarouges moyennes prises par le VLT semblent quelque peu floues, ou comme un morceau de charbon ardent à l’arrière d’un four.

« Webb aura une meilleure qualité d’image », déclare Hamill. « Nous pourrons durcir ces images, et elles n’auront alors plus l’air si pixelisées. »

Webb permettra à Hamel et à d’autres scientifiques planétaires de mieux comprendre comment les atmosphères supérieure et inférieure d’Uranus interagissent. Le spectromètre de Webb leur permettra de cartographier la composition chimique de la planète comme jamais auparavant.

 » D’où vient le méthane ? D’où vient l’éthane ? « , dit Hamel. « Nous serons en mesure d’obtenir cette chimie en fonction de la hauteur et de déterminer les connexions.

pourquoi est-ce important – Ce n’est pas un hasard si les scientifiques qui examinent des exoplanètes et des planètes lointaines dans notre arrière-cour s’intéressent tous aux spectres et à la composition chimique de leurs cibles. Des observations comme celles-ci ne fournissent pas toujours des visuels époustouflants tout de suite – vous pouvez les coller sur une affiche comme vous le pouvez avec de nombreuses images Hubble, mais au fil du temps, elles peuvent aider les scientifiques à brosser un tableau conceptuel plus large et plus profond de la façon dont toutes les planètes et les systèmes solaires travail, y compris le nôtre.

Lewis dit que les scientifiques passent beaucoup de temps à essayer de répondre aux questions sur la façon dont nous sommes arrivés ici.

Comment s’est formé notre système solaire ? Comment se fait-il que la Terre soit la seule planète habitable du système solaire ?

« Mais nous avons toujours eu un échantillon de seulement huit éléments avec lesquels comparer, n’est-ce pas? Maintenant, nous aurons un échantillon de 300 à 400 éléments », dit-elle. « Cela nous permet de tester nos modèles pour la physique et la chimie de ce qui fait bouger les planètes. »