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Pour qu’il puisse prendre des images de l’Univers, avec des corps célestes situés à une distance pouvant atteindre les 13 milliards d’années-lumière, le télescope James Webb a été soigneusement conçu par des scientifiques des agences spatiales des États-Unis (NASA), de l’Europe (ESA) et du Canada (ASC). Ainsi, il est composé de plusieurs modules très sophistiqués, rendus possibles seulement par des années de recherches scientifiques. Avant de nous pencher plus précisément sur ce qui rend ce télescope si puissant, intéressons-nous d’abord au fonctionnement d’un télescope en général. En fin d’article, tu pourras découvrir quelques images prises à l’aide du télescope James Webb.
En fait, comment ça fonctionne un télescope ?
Pour observer des objets distants, un télescope doit récolter et concentrer la lumière du ciel nocturne. Pour faire ce genre d’observations, les astrophysiciens privilégient un télescope de type réflecteur, aussi appelé télescope de Newton (d’après son inventeur, le fameux Isaac Newton). Cet instrument concentre la lumière entrante à l’aide de deux miroirs : le miroir primaire et le miroir secondaire. La lumière émise par les étoiles entre dans le télescope et se réfléchit d’abord sur le miroir primaire. Celui-ci est légèrement recourbé pour permettre à tous les rayons lumineux d’être concentré sur un même point – on parle de convergence des rayons lumineux. Ensuite la lumière se réfléchit une deuxième fois, sur le miroir secondaire. Finalement, la lumière traverse l’oculaire et arrive dans l’œil de l’observateur qui voit alors les étoiles en plus grand.
Comment fonctionnent les miroirs du télescope James Webb ?
Les ingénieurs ont conçu le télescope James Webb pour observer des corps célestes beaucoup plus distants que les étoiles visibles avec un télescope de Newton classique. Elles se trouvent si loin que l’on reçoit quasiment aucune lumière d’elles. Les astres les plus distants observables par notre télescope émettent 20 fois moins de lumière qu’une lampe torche depuis la Lune jusqu’à la Terre (1) ! Pour récolter un maximum de lumière, le télescope James Webb fonctionne comme un télescope de Newton mais en beaucoup plus grand. Regardons tout cela de plus près.
Pour faire converger le plus de rayons lumineux possibles, le miroir primaire du télescope James Webb en forme de disque incurvé a un diamètre de 6.5 mètres ! Soit plus du double du miroir de son prédécesseur, le télescope Hubble mis en orbite en 1990. Le miroir primaire est composé de 18 plus petits hexagones. Chacun de ces hexagones possède de petits moteurs qui permettent d’ajuster, avec beaucoup de précision, l’angle de réflexion ! Grâce à cette technologie de pointe, le télescope peut faire converger avec minutie les rayons sur le miroir secondaire. Le miroir primaire est fabriqué en béryllium, un composant à la fois très solide et très léger. Il est ensuite recouvert d’une fine couche d’or qui permet une meilleure réflexion de la lumière infrarouge. Le miroir secondaire, quant à lui, est aussi en béryllium et en or, mais possède une autre forme : celle d’un disque. Après avoir rebondi sur le miroir primaire, puis secondaire, la lumière entre dans le module où se trouvent les instruments scientifiques du télescope qui permettent de récolter des données et de les convertir en image.
Quels senseurs se trouvent dans le télescope ?
Les senseurs, ou instruments scientifiques, du télescope James Webb se trouvent dans le module ISIM (pour Integrated Science Instrument Module en anglais). Ils sont au nombre de quatre : une caméra, un spectromètre pour l'infrarouge proche, un instrument pour l'infrarouge moyen et un spectro-imageur. Si tu ne le savais pas encore : un spectromètre décompose la lumière entrante en couleurs, ou en longueurs d’ondes, qui la composent (un spectro-imageur possède les deux fonctions). Tu peux en apprendre plus dans cet article sur les exoplanètes. Comme leurs noms l’indiquent, ces senseurs sont particulièrement sensibles à la lumière infrarouge. Cette partie de la lumière est invisible à l’œil nu, mais elle peut être mesurée et nous en apprendre beaucoup sur les différents objets de l’Univers. Le télescope James Webb est donc spécialisé dans la détection de lumière infrarouge, ce qui le distingue de son prédécesseur Hubble qui se focalise sur la lumière visible. Au final, toutes les données récoltées par les quatre instruments scientifiques permettent d’étudier le Système solaire et les étoiles qui nous entourent, et aussi d’en avoir de très belles photos !
Principales missions scientifiques du télescope James Webb
- Rechercher les premières galaxies ou premiers objets lumineux qui se sont formé-e-s après le Big Bang
- Déterminer comment les galaxies ont évolué depuis leur formation jusqu’à nos jours
- Observer la formation des étoiles, depuis les premiers stades jusqu’à la formation de systèmes planétaires
- Mesurer les propriétés physiques et chimiques des systèmes planétaires et investiguer l’éventualité d’une présence de vie dans ces systèmes
Texte: Rédaction SimplyScience.ch
Sources :
(1) NASA Science, How Do Telescopes Work ?, consulté le 19 septembre 2022.
(2) The Insane Engineering of James Webb Telescope, consulté le 19 septembre 2022.
(3) NASA James Webb Telescope, Webb’s Mirrors, consulté le 19 septembre 2022.
(4) NASA James Webb Telescope, ISIM & Instruments, consulté le 19 septembre 2022.
(5) NASA James Webb Telescope, What are the main science goals of Webb ?, consulté le 16 novembre 2022