L’extraordinaire acuité visuelle du télescope spatial Webb en images

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[EN VIDÉO] Une minute pour comprendre le déploiement du télescope spatial James-Webb  Après son départ pour l'espace le 25 décembre 2021, le James Webb Space Telescope transitera durant 29 jours vers le point de Lagrange L2, à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Durant cette période, le JWST déploiera ses instruments progressivement, afin d'être opérationnel à son arrivée sur place. 

Ça y est enfin ! La Nasa vient de dévoiler la première image prise par le télescope spatial James-Webb (JWST) depuis l'alignement des segments de son miroir de 6,5 mètres de diamètre avec une précision supérieure à 50 nanomètres.

L'image de 2MASS J17554042+6551277, une étoile d'une magnitude d'environ 11,5. Elle se trouve dans la constellation du Dragon.

C'est plus exactement avec l'instrument NIRCam (Near Infrared Camera, comprenez « caméra dans l'infrarouge proche ») que l'image a été produite. Elle est donc publiée en fausses couleurs. Juste pour que nous puissions profiter pleinement du spectacle. Et quelle merveille ! L'image balaye toutes celles qui ont pu être obtenues jusqu'alors. On y découvre non seulement 2MASS J17554042+6551277, mais aussi une myriade de galaxies en arrière-plan. L'une d'entre elles, qui apparaît brillante à gauche du rayon ascendant est identifiée comme étant de magnitude 22,5 !

L'image du JWST surpasse les images produites depuis le sol, bien sûr. Comme celles des DESI Legacy Imaging Surveys, un projet qui vise à imager le ciel, aussi bien dans le domaine du visible que de l'infrarouge.

Avec le JWST, des images comme on n’en a jamais vu

Mais aussi celles produites depuis l'espace. La résolution du télescope spatial James-Webb est en effet attendue à 70 mas, soit 70 millisecondes d'arc ou 0,00002°. Et selon le Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Lesia), la qualité optique de celui qui est le premier télescope spatial segmenté pourrait aller au-delà de ses spécifications. Alors d'accord, la résolution du télescope spatial Hubble est affichée à 50 millisecondes d'arc. Mais cette résolution est donnée dans le domaine du visible. Le JWST, lui, se concentre sur l'infrarouge. Et dans ce domaine-là, on ne peut pas mieux faire. Pour comparaison, le télescope spatial Spitzer, lui, offrait une résolution d'environ 2 secondes d'arc, soit 0,0005°.

À gauche, l’image de 2MASS J17554042+6551277 telle que vue par Spitzer et à droite, celle obtenue par le télescope spatial James-Webb. © Nasa, Futura

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les rayons qui apparaissent sur l'image -- comme les rayons de soleil qui ornent les dessins d'enfants -- ne sont pas le résultat d'un défaut de l'instrument. Il s'agit tout simplement de « pics de diffraction » que l'on voit dans tous les télescopes. Comprenez, dans tous les instruments équipés de miroirs.

Cette image montre les 18 segments du miroir principal du télescope spatial James-Webb, parfaitement alignés. On y reconnaît les trois structures qui participent à la création de « pics de diffraction », mais surtout, ses segments de miroir hexagonaux. © Nasa, STScI

Ces rayons sont le résultat de la manière dont la structure même du télescope perturbe la lumière qu'il reçoit de l'étoile. Ainsi les images renvoyées par le télescope spatial Hubble comportent elles aussi ce type de rayons. Quatre seulement, en revanche. Car son miroir secondaire est maintenu par quatre supports qui masquent la lumière entrante.

Mais selon les experts, le cas du télescope spatial James-Webb est un peu différent. Les « pics de diffraction » observés sont bien le résultat de sa structure particulière. Mais plutôt celui de ses segments de miroir principal de forme hexagonale. Des ouvertures non circulaires, c'est assez courant sur les télescopes au sol, mais le JWST est le premier télescope spatial du genre.

Selfie des miroirs du télescope spatial Webb. © Nasa