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Un phare dans le ciel : la contribution du Canada au télescope spatial James Webb

Le Canada conçoit et construit l’un des quatre ensembles d’instruments scientifiques qui seront intégrés au télescope Webb. Cet ensemble se compose essentiellement de deux instruments distincts : un détecteur de guidage de précision (FGS) qui comprend des caméras à haute sensibilité) et une caméra à filtre accordable (TFI). Ils sont conçus par COM DEV pour le compte de l’Agence spatiale canadienne. Le chercheur canadien du projet du télescope Webb est John Hutchings de l’Institut Herzberg d’astrophysique du Conseil national de recherches du Canada. René Doyon, de l’Université de Montréal, est le chercheur principal chargé de la TFI. Le Canada fournit également un appui fonctionnel aux opérations scientifiques du télescope.

L’unité d’essais du détecteur de guidage de précision est préparée en vue de tests cryogéniques au Laboratoire David-Florida de l’ASC à Ottawa. (Photo : ASC-COM DEV)

Le détecteur de guidage de précision et la caméra à filtre accordable seront tous deux installés derrière le miroir principal du télescope. Pour rehausser la sensibilité du télescope à la lumière infrarouge, les instruments seront refroidis à une température de moins 240 degrés Celsius (ce qui correspond à seulement quelques dizaines de degrés au-dessus du zéro absolu).

En contrepartie de la contribution de l’Agence spatiale canadienne, les astronomes canadiens auront un accès garanti à 5 % du temps d’observation aux fins de la recherche scientifique pendant la durée de vie prévue du télescope qui est de 5 à 10 ans.

Le détecteur de guidage de précision : garder l’œil sur la cible

Le Canada est chargé de fournir le détecteur de guidage de précision (FGS) ainsi que l’un des quatre instruments scientifiques, soit la caméra à filtre accordable (TFI). Ces instruments sont tous deux fabriqués par COM DEV International pour le compte de l’Agence spatiale canadienne. Le détecteur de guidage de précision est constitué de deux caméras spécialisées qui permettront au télescope de « voir ». Ces caméras fonctionneront à la manière d’un contrôleur de guidage pour que le télescope puisse localiser ses cibles spatiales, déterminer sa propre position et demeurer pointé sur un objet pour recueillir des données de haute qualité. Le détecteur FGS établira la position d’étoiles-repères avec une extraordinaire précision d’un millionième de degré (3,5 millisecondes d’arc). Le Canada a acquis d’importantes compétences dans la construction de systèmes de guidage (en particulier, l’appareil de pointage fin) dans le cadre de la mission FUSE, compétences qui l’ont mené à concevoir le détecteur FGS du télescope Webb.

La caméra à filtre accordable (TFI)

La caméra à filtre accordable se trouve dans le même boîtier que le détecteur de guidage de précision. Cependant, les deux instruments sont indépendants l’un de l’autre et ont des fonctions bien distinctes. Grâce aux capacités uniques de la caméra TFI, les astronomes pourront sonder des nuages de poussière pour observer des étoiles en formation, des systèmes planétaires et peut-être même des exoplanètes (des planètes qui se trouvent à l’extérieur de notre système solaire).

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Regardez de près les modèles technologiques de l’ensemble scientifique produit par le Canada. (Animation : ASC)

La caméra à filtre accordable est essentiellement un spectromètre perfectionné – une caméra finement réglée capable de fractionner des images d’objets célestes dans des longueurs d’onde (ou couleurs) très précises de la lumière infrarouge. Chacun des segments de lumière ainsi obtenus fournit aux astronomes divers types de renseignements sur l’objet qu’ils observent. Par exemple, en décomposant la lumière émise par une galaxie ou une nébuleuse, les astronomes pourront déterminer les composés chimiques et les atomes qui les forment.

La caméra TFI sera également en mesure de chercher des exoplanètes et pourrait nous informer au sujet de leur composition et éventuellement sur leur atmosphère. Puisque les planètes sont beaucoup moins brillantes que leur étoile, elles sont très difficiles à détecter en raison de l’éblouissement causé par ces étoiles. Pour pallier le problème, la caméra à filtre accordable mettra en œuvre la technique de la coronographie (une technique en astronomie qui consiste à reproduire le phénomène céleste des éclipses totales. Ainsi, seule la couronne de l'étoile observée apparaît, car elle n'est plus « noyée » par la lumière du disque stellaire). De plus, la TFI est dotée d’un masque non redondant qui offre les meilleurs résultats lorsqu’il s’agit d’obtenir des images d’objets de faible luminosité à proximité d’objets brillants.