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Les modes d'observation du NIRISS, l'instrument canadien sur le télescope Webb

L'imageur et spectrographe sans fente dans le proche infrarouge (NIRISS) est un instrument scientifique fourni par le Canada au télescope spatial James Webb, une mission réalisée en collaboration avec la NASA, l'Agence spatiale européenne et l'Agence spatiale canadienne.

Le NIRISS pourra capter le rayonnement dans le proche infrarouge émis par divers types d'objets célestes. Quatre modes d'observation sont possibles avec l'instrument : l'équipe du NIRISS se servira de chacun d'eux pour collecter des données en fonction des cibles célestes à étudier et des objectifs scientifiques.

Le mode de spectroscopie sans fente sur un seul objet

Dans le mode de spectroscopie sans fente sur un seul objet, le NIRISS servira à étudier l'atmosphère d'exoplanètes en transit devant leur étoile. Cet instrument peut recueillir le spectre de l'atmosphère des exoplanètes comme celui montré ici. (Source : Observatoire européen austral/David Sing.)

Le spectre de l'atmosphère d'une exoplanète obtenue quand celle-ci est en transit est comme un code à barres qui révèle la présence de certains atomes et molécules en particulier. L'image ci-dessus montre la présence de sodium et de potassium dans le spectre visible. C'est dans le proche infrarouge que les instruments sensibles du télescope Webb détecteront la présence d'autres substances, comme la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone et l'ozone.

Grâce au mode de spectroscopie sans fente sur un seul objet, le télescope Webb pourra obtenir le spectre de résolution moyenne et de haute précision d'un seul objet brillant à la fois autour duquel orbitent une ou plusieurs exoplanètes. Ce mode vise à observer une exoplanète en transit devant son étoile pour déterminer la composition de son atmosphère, sa température, son habitabilité et diverses autres caractéristiques. L'équipe du programme NEAT dirigé par le Canada utilisera ce mode d'observation.

Le mode de spectroscopie sans fente à grand champ

Images simulées de l'amas de galaxies MACS J0416.1-2403 comme s'il avait été observé avec le NIRISS dans le mode de spectroscopie sans fente à grand champ. Dans l'image de gauche, les galaxies figurent sous forme de points ou de taches. Pour chaque galaxie, le NIRISS recueille un spectre distinct, étalé horizontalement au même endroit dans l'image de droite. Un cercle bleu entoure une galaxie sur l'image de gauche et son spectre sur l'image de droite. (Source : Chris Willott/CNRC-Herzberg.)

Le mode de spectroscopie sans fente à grand champ permet au télescope Webb d'obtenir des spectres à basse résolution de milliers d'objets à la fois. Ce mode se prête particulièrement bien à l'étude des champs de galaxies qui peuvent contenir des centaines ou des milliers de galaxies et à la mesure de leur distance, de leur âge et d'autres caractéristiques physiques. Ces données aident les chercheurs à déterminer comment les galaxies évoluent au fil de l'histoire de l'Univers. L'équipe du programme CANUCS dirigé par le Canada utilisera ce mode d'observation.

Mode d'interférométrie à masquage d'ouverture

Prototype d'un masque utilisé dans l'instrument canadien NIRISS en mode d'interférométrie à masquage d'ouverture. On peut voir la disposition des sept trous hexagonaux du masque par rapport aux sections du miroir principal du télescope Webb. (Source : Anand Sivaramakrishnan/STScI.)

Le mode d'interférométrie à masquage d'ouverture permet au télescope Webb d'étudier des objets spatiaux très rapprochés grâce à une technique spéciale appelée interférométrie. Un masque dans l'instrument ne laisse passer la lumière, à travers des trous hexagonaux, que de certaines parties du miroir principal du télescope. Les astronomes peuvent sensiblement augmenter la résolution du télescope en observant les motifs créés par les différents faisceaux de lumière qui interfèrent les uns avec les autres. Le mode d'interférométrie à masquage d'ouverture accroît la capacité d'observer deux objets rapprochés. Des objets qui ressembleraient autrement à un seul point flou, comme une exoplanète en orbite autour d'une étoile, apparaîtront au contraire comme deux points distincts. Ce mode vise à observer les exoplanètes et les naines brunes ainsi que les systèmes solaires en formation.

Mode d'imagerie

Le quatrième mode du NIRISS servira à améliorer les observations faites avec les autres instruments du télescope Webb. Actuellement, le mode d'imagerie est utilisé pour des observations en parallèle avec l'imageur NIRCam, mais il est envisagé avec d'autres instruments à partir du deuxième cycle d'observations. On recourra aussi au mode d'imagerie avant et après les observations faites en mode de spectroscopie sans fente à grand champ.

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