mai 18, 2022

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Maintenant que le télescope spatial Webb a été publié (ouf !), les astronomes attendent les données

Newswise – AMES, Iowa – Massimo Marengo de l’Iowa State University a parlé de certains des défis techniques liés à la détection et au déploiement réussis du télescope spatial James Webb (JWST) récemment lancé :

  • « Il y avait plus de 300 points de défaillance individuels qui pouvaient mal tourner – ils devraient fonctionner parfaitement. »
  • Si 50 déploiements majeurs et 178 mécanismes de publication, par exemple, ne fonctionnent pas parfaitement, il n’y a aucun moyen de résoudre les problèmes. Les astronautes de la navette spatiale ont fait cinq visites à domicile au télescope spatial Hubble entre 1993 et ​​2009 pour effectuer diverses réparations. « Avec JWTS, ce n’est pas possible – c’est bien au-delà de l’orbite de la Lune. »
  • Il est, en fait, à environ un million de kilomètres de la Terre, en orbite autour du Soleil à partir d’un point de l’espace connu sous le nom de L2 (point de Lagrange II) où le télescope est suspendu entre la gravité terrestre et le Soleil. Cette suspension signifie que le télescope n’a pas besoin de consommer beaucoup de carburant pour maintenir son orbite. Cet emplacement maintient également le télescope spatial aligné avec la Terre lorsqu’il se déplace autour du soleil, permettant au pare-soleil à cinq couches (qui a à peu près la taille de trois courts de tennis) de protéger le télescope de la lumière et de la chaleur de la Terre, le soleil, et la lune. « La Terre est si brillante. Se rapprocher serait comme regarder le ciel sans éteindre les lumières. »

« C’est un instrument très complexe », a déclaré Marengo, professeur de physique et d’astronomie à l’Iowa State. « Nous n’avons jamais rien fait de tel auparavant. »

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Réponses soufflant dans la poussière cosmique

Marengo est un vétéran de l’utilisation des données des télescopes spatiaux infrarouges pour étudier les coins poussiéreux de l’univers afin d’en savoir plus sur l’évolution des étoiles et des galaxies.

Il a étudié les données recueillies par le télescope spatial Spitzer, lancé en 2003, et son télescope de 33,5 pouces. Il a utilisé, par exemple, Spitzer pour étudier à quel point les systèmes d’étoiles doubles serrés peuvent être des « destructeurs du monde » car les collisions planétaires peuvent être courantes au sein des systèmes.

Mais il est sur le point de devenir un ensemble de données entièrement nouveau.

JWST a un miroir plaqué or de 21,3 pieds de diamètre et 18 sections. Il est conçu pour être puissant et sensible, capturant des images infrarouges des étoiles et des galaxies les plus éloignées, et donc les plus anciennes.

Parce qu’il fonctionne à des longueurs d’onde infrarouges, il peut voir à travers les nuages ​​de poussière lorsque les étoiles et les planètes se forment et évoluent. C’est un gros problème pour Marengo et d’autres membres d’une collaboration de recherche dirigée par Martha Boyer du Space Telescope Science Institute basé à Baltimore.

La collaboration se prépare à étudier une galaxie naine voisine (connue sous le nom de Sextans A) à l’aide de deux instruments de Webb, la caméra proche infrarouge et l’instrument infrarouge moyen. Ils veulent savoir quel type de poussière se forme dans « l’environnement primitif » de cette galaxie, qui est similaire aux conditions de l’univers primitif. Avant Webb, les instruments n’étaient pas assez sensibles pour répondre aux questions sur les minéraux, les propriétés des grains ou la quantité de cette poussière extrêmement pauvre en minéraux.

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Les données de Webb aideront les astronomes à comprendre « l’écosystème galactique » de la poussière primordiale qui se forme à partir des étoiles qui évoluent puis libèrent de la poussière dans l’espace, a déclaré Marengo. C’est essentiellement la découverte des premières étapes du « cycle de vie de l’univers ».

« Si nous voulons comprendre comment les galaxies et les étoiles évoluent, nous devons connaître les détails de la formation de la poussière par différentes étoiles et ce qui se passe lorsqu’elles libèrent de la poussière dans le milieu interstellaire », a-t-il déclaré.

Difficile de confondre l’ancien et le nouveau

Pendant que les astronomes attendent les images infrarouges de Webb, Marengo a travaillé avec une équipe dirigée par Kate Su de l’Université de l’Arizona pour développer un moyen de calibrer les anciennes données de Spitzer avec de nouvelles données de Webb.

Si les astronomes ne le font pas, a déclaré Marengo, ce serait comme prendre des mesures avec différentes règles qui marquent différentes échelles.

Mais l’étalonnage croisé n’est pas facile. Les étoiles utilisées pour calibrer Spitzer sont trop brillantes pour Webb ; Les étoiles utilisées pour l’étalonnage de Webb sont trop faibles par rapport à Spitzer. Marengo a donc mené un effort pour créer une technologie qui permettrait aux astronomes de mesurer la luminosité d’étoiles extrêmement brillantes, même si leurs images étaient surexposées. Cette technique peut combler l’écart dans l’étalonnage des deux télescopes.

Les détails de cette technologie ont récemment été rapportés dans un article de recherche publié par The Astronomical Journal.

Juste un peu long…

Le JWST est opérationnel depuis 1996, mais il est constamment confronté à des retards, à des problèmes budgétaires et, plus récemment, à une épidémie. Maintenant qu’il a été exposé et en orbite, il doit encore refroidir à environ -400 F (son côté froid derrière le pare-soleil est déjà tombé à -381) et les 18 miroirs hexagonaux doivent être alignés avec précision.

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Cet objectif devrait être atteint d’ici l’été. Ensuite, de nouvelles données commencent à affluer dans les ordinateurs des astronomes.

« Cela va changer la donne », a déclaré Marengo. « Le genre de science que nous pouvons faire n’est pas quelque chose que nous pouvions faire auparavant. »

La partie la plus excitante, a-t-il dit, était l’espoir que la planète Terre japonaise conduirait à une nouvelle astronomie.

« Je suis sûr qu’il y aura des surprises », a-t-il déclaré. « Nous serons étonnés des découvertes dont nous n’avions aucune idée lorsque le JWST a été conçu. »

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