Quelle est la différence entre le télescope James Webb par rapport à Hubble?

Lorsque la NASA a publié les premières images en couleur du télescope spatial James Webb (JWST) en juillet 2022, même les scientifiques assaisonnés ont été stupéfaits. Pour beaucoup, une image s'est démarquée au-dessus du reste: une photo incroyablement belle de la nébuleuse de Carina, une région de formation d'étoiles 7 500 années-lumière de la Terre, capturée en infrarouge pour la première fois. « Nous sommes des scientifiques et ces images sont utilisées pour faire de la science, mais quand j'ai vu celle en particulier, je sentais que j'allais dans une galerie d'art », a déclaré René Doyon, enquêteur principal de la mission JWST, lors d'une conférence de presse au Goddard Space Flight Center de la NASA. « C'est une œuvre d'art. »

Le succès incroyable de Webb n'est pas sorti de nulle part. Il a été construit sur l'héritage du télescope spatial Hubble, qui a été lancé en 1990 et a transformé notre compréhension de l'univers. Hubble nous a donné nos premières vues en champ profond sur les galaxies lointaines, a capturé des images à couper le souffle de supernovae et de nébuleuses, et a aidé à établir l'âge de l'univers et le taux d'expansion cosmique. À ce jour, ses images remplissent les manuels, les titres et les arrière-plans des ordinateurs portables du monde entier, remodelant fondamentalement la façon dont nous voyons le cosmos.

Mais Webb n'a pas été conçu pour remplacer Hubble; Il a été fait pour voir ce que Hubble ne pouvait pas. Hubble observe principalement la lumière visible et ultraviolette, tandis que Webb est spécialisée dans l'infrarouge, lui permettant de regarder à travers la poussière cosmique et de capter de faibles signaux des premières galaxies. Ensemble, les deux font une paire puissante d'outils de découverte, nous offrant des vues de phénomènes comme les aurores brillantes de Neptune et battant plusieurs records à la NASA en 2024 seulement. Si Hubble nous permet de regarder loin, Webb nous permet de paraître profondément. Les deux ont été construits pour nous aider à répondre aux questions sur l'univers, mais les différences entre les deux révèlent les perspectives de l'humanité et l'approche pour observer le plus grand mystère qui existe: le cosmos.

Hubble et Webb ont été conçus pour répondre à différentes questions. Hubble orbite la Terre à environ 320 miles, ce qui la rend accessible pour les réparations (comme cela s'est produit après ses débuts à la vision floue en 1990). Webb, en revanche, opère à partir d'un point de vue beaucoup plus éloigné à près de 1 million de miles de la Terre, en orbite autour du soleil sur ce qui est connu comme le deuxième point de Lagrange (un point dans l'espace où les vaisseaux spatiaux peuvent « planer » en utilisant les forces d'équilibrage de la gravité et de l'orbital de mouvement de la vision du Soleil et de la Terre.

L'une des différences les plus significatives entre les deux télescopes est le type de lumière qu'ils peuvent voir. Hubble s'occupe d'ultraviolet, visible et juste un peu de lumière proche infrarouge. Webb voit principalement dans l'infrarouge, ce qui est crucial pour regarder dans l'univers précoce. En raison de la façon dont la lumière s'étend sur de vastes distances cosmiques (un phénomène appelé Redshift), les galaxies de l'aube du temps émettent de la lumière qui est déplacée dans l'infrarouge au moment où il nous a atteint. Hubble pourrait faire allusion à ces structures, mais Webb peut les résoudre.

La suite d'instruments de chaque télescope y est également unique. Les deux utilisent des miroirs incurvés plutôt que des lentilles, mais les Hubble sont disposés dans un design Ritchey-Chrétien, ce qui signifie que ses miroirs ont une courbe plus profonde qu'un design de miroir à facs-mégraison standard (qui utilise plusieurs miroirs pour concentrer la lumière sur le miroir de la lumière). Le résultat est une image avec une plus grande clarté dans un champ de vision plus large. Webb, cependant, contient une conception anastigmat de trois miroirs qui utilise un troisième miroir incurvé (surprise), le permettant de capturer des détails sans précédent des étendues les plus éloignées de l'espace.

La collaboration est la clé du succès, et Hubble et Webb ne sont pas différents. Leurs créations reflètent différentes ambitions. Le miroir principal de Hubble mesure près de 8 pieds de diamètre, tandis que Webb est un stupéfiant de 21 pieds, suffisamment pour capturer la faible lumière de beaucoup plus profondément dans l'espace et dans le temps. Mais la taille de Webb signifie également qu'elle a besoin d'un Sunshield de la taille d'un court de tennis pour garder ses instruments suffisamment froids pour faire des observations infrarouges appropriées.

Aujourd'hui, Hubble continue de fonctionner, travaillant parfois en tandem avec Webb pour observer les mêmes cibles à différentes longueurs d'onde. Chaque télescope raconte une version différente de la même histoire cosmique, juste avec un ensemble différent de «yeux». Les capacités infrarouges de Hubble sont impressionnantes, mais le télescope a été conçu plus pour des longueurs d'onde plus courtes de 0,1 à 2,5 microns. Les capacités de vision infrarouge de Webb se situent à 0,6 à 28,5 microns, ce qui en fait un instrument bien meilleur pour capturer des choses comme les exoplanètes et les nains rouges et bruns (objets trop froids pour émettre suffisamment de lumière visible pour nous à voir) et la lumière des galaxies à neuf fois plus faible que ce que Hubble peut détecter.

Pour l'avenir, des télescopes comme le prochain télescope spatial Nancy Grace Roman continueront cette lignée. Avec une date de lancement fixée pour 2027, ce télescope est conçu pour avoir un champ de vision 100 fois supérieur à celui de Hubble, et aidera les scientifiques à répondre aux questions sur l'énergie sombre, les exoplanètes et les systèmes planétaires de notre galaxie. Ces observatoires représentent le summum de l'ingéniosité humaine, de l'ingénierie et des efforts scientifiques collaboratifs. Ironiquement, à une époque où un nombre surprenant de personnes ne peuvent même pas voir la galaxie de la Voie lactée, notre espèce gagne rapidement un aperçu sans précédent de l'univers.