Compte rendu de la conférence mensuelle de la SAF du 17 mai 2019

LE JAMES WEBB SPACE TELESCOPE :  UN NOUVEAU REGARD SUR LA FORMATION DES GALAXIES

Conférence donnée par Pierre Guillard, astrophysicien IAP, Sorbonne Université

Crédit : NASA

Avant de nous parler du futur télescope James Webb Space Telescope (JWST), Pierre Guillard consacre la première partie à nous rappeler la formation des galaxies.

Qu’est-ce qu’une galaxie ?
Une galaxie typique comme M101, c’est du gaz (30%), des poussières (1%) et de la matière noire. Les galaxies sont entourées d’un halo de matière noire qui fait 100 fois la taille de la galaxie même. Galaxie = ensemble d’étoiles qui naissent, vivent et meurent. Univers = archipel de galaxies.
Dans les années 1920, Edwin Hubble découvre que toutes les galaxies s’éloignent de nous et que plus elles sont loin plus elles s’éloignent vite. Hubble ne croyait pas à l’expansion de l’Univers, c’est Georges Lemaître qui se basant sur les équations d’Einstein montre que l’espace se dilate. Puis c’est Georges Gamov en 1948 qui passe le film à l’envers, il y a eu un instant où l’Univers était infiniment petit : Big Bang. Il devrait rester une relique des premiers temps : le CMB dont il évalue la température de rayonnement environ 3 K. Comment est-on passé de l’Univers homogène original à l’Univers d’aujourd’hui hétérogène ?

Comment se forment les galaxies ?

  • Processus qui fait appel à tous les aspects de la physique :
  • Effondrement du gaz.
  • Puis formation du disque galactique.
  • Formation rapide (100 Ma) des étoiles
  • Formation de la forme spirale.
  • Formation de la toile cosmique : Le gaz s’effondre en filaments cosmiques. Aux nœuds de ces filaments se forment les galaxies les plus massives. Le long des filaments se forment les galaxies actives.

Comment voir plus loin ? Avec le JWST

Hubble ne suffit pas, il est limité à approximativement 500 Ma après le Big Bang. Pour voir plus loin, il faut plus gros (pour collecter plus de lumière) et plus rouge (IR, car les anciennes galaxies et objets sont fortement décalés vers le rouge). Avec le JWST on gagne un facteur 100 par rapport aux précédents (surface collectrice plus grande). Pour la même image, le télescope IR Spitzer nécessitait une pose de 90.000 secondes alors que le Webb obtient une résolution meilleure en 1.000 secondes ! Pierre Guillard travaille sur l’instrument MIRI du JWST.

Le JWST possède principalement 4 instruments :

  • La caméra dans le proche infrarouge (NIRCam), fournie par la NASA par l’intermédiaire de l’Université de l’Arizona.
  • Le spectrographe dans le proche infrarouge (NIRSpec), qui fonctionne dans des longueurs d’onde similaires, fabriqué par Astrium GmbH et fourni par l’ESA et dont les détecteurs et l’ensemble de micro-volets sont, eux, fournis par la NASA.
  • L’instrument dans l’infrarouge moyen (MIRI) – est fourni par un consortium d’organismes européens (dont le CEA) financés sur des fonds publics et par la NASA, la coordination étant assurée par l’ESA.
  • Le détecteur de guidage de précision/caméra à filtre accordable (FGS/NIRISS), est fourni par les Canadiens de l’ASC.

Le bouclier en Kapton est toujours situé face au Soleil de manière à ce que le télescope soit toujours « à l’ombre ». Le côté face au Soleil est à 90°C alors que le côté opposé avec les miroirs et instruments est à -170°C.

Le JWST devrait aussi s’intéresser aux exoplanètes et à leurs atmosphères. L’IR permet aussi de voir à travers l’opaque, donc à travers les gaz froids des galaxies, les poussières et l’hydrogène.

La suite

  • 2019 : debugging.
  • 2020 : en route pour la Californie pour l’intégration finale.
  • Fin 2020 : bateau pour Kourou.
  • 2021 : intégration dans la coiffe d’Ariane.
  • Lancement en mars 2021.

Extrait du compte rendu fait par Jean-Pierre Martin. La présentation complète est disponible sur son site :
http://www.planetastronomy.com/special/2019-special/17mai/JWST-SAF.htm