Astronomie

Comment exactement le télescope spatial Hubble peut-il voir jusqu'à 15 milliards d'années-lumière ?

Comment exactement le télescope spatial Hubble peut-il voir jusqu'à 15 milliards d'années-lumière ?

J'ai fait des recherches sur le télescope spatial Hubble sur nasa.gov, et j'ai lu que Hubble utilise un appareil photo numérique pour prendre des photos comme un téléphone portable. C'est tout ce que j'ai trouvé jusqu'à présent. Je ne trouve aucune information sur la façon dont il peut voir si loin dans l'espace. L'appareil photo numérique est-il conçu pour voir à des milliards d'années-lumière, ou Hubble dispose-t-il d'une technologie qui lui permet de zoomer dans l'espace lointain ?

Si cette question a déjà été répondue, veuillez laisser le lien dans les réponses.


et j'ai lu que Hubble utilise un appareil photo numérique pour prendre des photos comme un téléphone portable.

Je ne trouve pas d'endroit sur nasa.gov qui dit que le Hubble fonctionne comme un téléphone portable, mais bien sûr le principe est le même.

Un système optique prend la lumière parallèle provenant de différentes directions et focalise chaque faisceau parallèle sur un petit point.

Nous avions l'habitude de dire que c'était ainsi qu'un appareil photo fonctionnait à l'époque où les appareils photo étaient gros et avaient des objectifs évidents à une extrémité et de grands rectangles de film photographique à l'autre, mais la plupart des gens utilisent simplement le petit appareil photo à l'intérieur de leur téléphone.

Sources : gauche, droite

Le télescope Hubble est également un appareil photo mais avec un objectif beaucoup plus grand. Il est construit beaucoup plus comme ceux-ci; les deux premiers sont des caméras, le troisième est un télescope sans imageur. De cette réponse à Un télescope astronomique peut-il voir des objets sur Terre ? ce qui explique en gros qu'un télescope n'est qu'un gros appareil photo :-)

Sources : gauche, droite

La source

L'appareil photo numérique est-il conçu pour voir à des milliards d'années-lumière, ou Hubble dispose-t-il d'une technologie qui lui permet de zoomer dans l'espace lointain ?

Il y a quatre choses qui permettent à la "caméra" spatiale Hubble de photographier des objets tellement loin, et donc tellement plus petits et plus sombres que ce que nous pouvons faire avec nos caméras de téléphone portable.

  1. Une très très grande ouverture, 2,4 mètres ! C'est beaucoup plus grand qu'une ouverture de 3 à 5 mm d'un appareil photo de téléphone portable.
  2. Une focale vraiment longue. A f/24 et 2,4 mètres, il a une focale de 57 600 mm, ce qui est dix mille fois plus longtemps que l'objectif à focale f=5,6 mm de mon téléphone portable.
  3. Un très bon CCD qui a été optimisé pour cette application
  4. C'est dans l'espace, au-dessus de l'atmosphère terrestre, il n'y a donc pas de problèmes de tremblement ou de vision astronomique que nous avons sur Terre.

De nos jours, les gens peuvent imager de grands objets astronomiques la nuit avec des téléphones portables, car les minuscules caméras s'améliorent et surtout parce que les ordinateurs à l'intérieur des téléphones portables s'améliorent, ce qui permet de traiter des images importantes et substantielles. beau mais pas nécessairement des images scientifiquement exactes. Voir par exemple : Voie lactée avec un téléphone portable, comment est-ce possible ? dans Photographie SE.


Hubble est un télescope. Cela signifie qu'il a un grand miroir pour recueillir la lumière et la concentrer sur une petite zone, et un système de lentilles et de miroirs pour agrandir l'image formée par le grand miroir.

Maintenant, jusqu'où pouvez-vous voir ? 100 milles ? 1000 ? Vous seriez loin ! Les étoiles sont déjà à des milliers de milliards de kilomètres. Sans télescope, vous pouvez voir la galaxie d'Andromède, qui se trouve à 14 milliards de milliards de kilomètres.

Vous pouvez le voir car il est intrinsèquement très lumineux. Parce qu'il est si brillant que vous pouvez le voir de très loin. Si vous aviez des yeux plus grands, vous seriez capable de voir des choses plus éloignées et plus sombres. Et le télescope Hubble a un grand "oeil"

Hubble a un autre truc : il a un "appareil photo numérique" et il peut l'utiliser pour faire une longue exposition. Cela signifie que la lumière d'une longue période de temps peut s'accumuler sur la puce photosensible. Cela signifie que même des objets plus gradateurs peuvent être observés.

En combinant un grand miroir et de longues expositions, Hubble est capable d'obtenir une vue très profonde d'objets très sombres et distants.


Dans Planet Formation, c'est l'emplacement, l'emplacement, l'emplacement

L'emplacement est l'une des principales priorités des acheteurs de maisons neuves. Trouver une maison dans le bon quartier est un ingrédient clé pour une famille heureuse et prospère.

Comme les familles à la recherche d'une maison, les planètes naissantes ont également besoin d'un emplacement approprié pour grandir et prospérer. Les astronomes utilisant Hubble pour sonder le jeune amas d'étoiles géant Westerlund 2 découvrent que les étoiles résidant dans la ville centrale surpeuplée du système font face à un quartier agité qui supprime la formation de planètes. Les observations de Hubble montrent que les étoiles de masse inférieure proches du noyau de l'amas n'ont pas les gros nuages ​​denses de poussière qui pourraient éventuellement devenir des planètes en quelques millions d'années seulement.

Mais la vie est beaucoup plus facile pour les étoiles et les planètes potentielles dans les banlieues de l'amas, plus éloignées du centre dense. Hubble a détecté ces nuages ​​formant des planètes incrustés dans des disques encerclant les étoiles dans ces quartiers.

L'absence de nuages ​​formant des planètes autour des étoiles proches du centre est principalement due à leurs voisins tyranniques : des étoiles géantes et brillantes, dont certaines pèsent jusqu'à 80 fois la masse du Soleil. Leur lumière ultraviolette fulgurante et leurs vents stellaires ressemblant à des ouragans de particules chargées brûlent des disques autour des étoiles voisines de masse inférieure, dispersant les nuages ​​de poussière géants.

Comprendre l'importance de l'emplacement et de l'environnement dans la formation des planètes est crucial pour construire des modèles de formation de planètes et d'évolution stellaire. Situé à 20 000 années-lumière, Westerlund 2 est un laboratoire unique pour étudier les processus d'évolution stellaire car il est relativement proche, assez jeune et contient une grande population stellaire.


Hubble aperçoit une belle nébuleuse à émission dans Monoceros

Cette image de Hubble montre la nébuleuse en émission NGC 2313. Crédit image : NASA/ESA/Hubble/R. Sahai.

NGC 2313 est une nébuleuse en émission située à environ 3 756 années-lumière dans la constellation de Monoceros.

Également appelée LDN 1653 et Parsamyan 17 dans les catalogues astronomiques, la nébuleuse a été découverte le 4 janvier 1862 par l'astronome allemand Heinrich Louis d'Arrest.

NGC 2313 est alimenté par une jeune et brillante étoile de masse intermédiaire appelée V565.

"V565 — entouré de quatre pointes de diffraction proéminentes — illumine un voile argenté de gaz et de poussière en forme d'éventail, tandis que la moitié droite de cette image est obscurcie par un nuage de poussière dense", ont déclaré les astronomes de Hubble.

"Les nébuleuses aux formes similaires - une étoile accompagnée d'un ventilateur de gaz brillant - étaient autrefois appelées nébuleuses cométaires, bien que le nom ne soit plus utilisé."

« Le langage utilisé par les astronomes change au fur et à mesure que nous nous familiarisons avec l'Univers », ont noté les chercheurs.

"L'histoire astronomique est jonchée de phrases désormais obsolètes pour décrire des objets dans le ciel nocturne, tels que" nébuleuses spirales "pour les galaxies spirales ou" planètes inférieures "pour Mercure et Vénus."

La nouvelle image de NGC 2313 est composée d'observations de l'instrument Advanced Camera for Surveys (ACS) de Hubble dans le proche infrarouge et les parties optiques du spectre.

Deux filtres - le filtre Wide-V (F606W) et le filtre proche infrarouge (F814W) - ont été utilisés pour échantillonner différentes longueurs d'onde.

La couleur résulte de l'attribution de teintes différentes à chaque image monochromatique associée à un filtre individuel.


La limite de ce que Hubble peut voir

Le télescope le plus puissant de l'histoire ne verra jamais la galaxie la plus éloignée.

"Aucune distance de lieu ou un laps de temps ne peut amoindrir l'amitié de ceux qui sont parfaitement persuadés de la valeur de l'autre." -Robert Southey

Avec tout ce que le télescope spatial Hubble a fait - y compris regarder un coin de ciel vide pendant des semaines - vous pourriez penser qu'il n'y a pas de limite à la distance qu'il peut voir. Après tout, ce qui semble être un espace vide et sombre est illuminé par la lumière de milliers et de milliers de galaxies, ce qui conduit à la conclusion qu'il y en a des centaines de milliards dans tout le ciel.

En fait, certaines de ces galaxies sont si faibles et distantes que Hubble peut à peine les voir. Mais ce qui pourrait vous surprendre, c'est qu'il y a deux raisons pour lesquelles Hubble est limité dans ce que vous pouvez voir, une raison évidente et une raison beaucoup plus subtile.

  1. De toute évidence : Hubble a « seulement » un miroir de 2,4 mètres de diamètre, ce qui signifie qu'il ne peut collecter qu'autant de lumière - autant de photons - que ce miroir peut en collecter. Même sur 23 jours, la plus longue exposition d'une région jamais prise, qui ne lui permet de voir des galaxies très brillantes qu'aux plus grandes distances.
  2. Subtilement : plus on regarde loin dans l'Univers, plus plus rouge la lumière de n'importe quel objet apparaîtra.

Depuis un petit moment, ce deuxième point est en fait une bonne chose !

Vous voyez, quand il s'agit des étoiles les plus jeunes, les plus chaudes et les plus brillantes, la plupart de leur lumière n'est pas ce que les humains perçoivent comme visible : c'est en fait l'ultraviolet. Et à mesure que l'Univers s'étend, les galaxies s'éloignant les unes des autres, le tissu de l'espace s'étend avec lui.

Cela signifie que les photons, les quanta individuels de lumière qui existent dans cet espace-temps – émis par des étoiles et des galaxies lointaines en route vers nos yeux – sont également décalés vers le rouge, leurs longueurs d'onde étirées par l'expansion de l'Univers lui-même.

Lorsque nous voyons une galaxie rouge brillante, lointaine, nous pouvons estimation quel est son décalage vers le rouge en regardant les luminosités relatives des couleurs dans la lumière bleue, verte, rouge et (proche) infrarouge, mais ce n'est bon que pour une estimation. Si vous voulez connaître son véritable décalage vers le rouge - et donc sa distance, en utilisant la loi de Hubble - vous devez mesurer quelque chose de plus définitif.

Heureusement, la physique des atomes, et des transitions atomiques en particulier, est la même partout dans l'Univers. Si vous pouvez mesurer le spectre des raies d'émission (ou d'absorption, selon le type de galaxie) provenant d'un objet, et identifier les éléments présents, vous pouvez calculer de manière très simple :

  • son redshift,
  • son éloignement,
  • et quel âge avait l'Univers lorsque cette lumière a été émise.

Ainsi, en ce qui concerne les transitions atomiques, les raies les plus fortes et les plus facilement visibles dans n'importe quelle étoile ou galaxie proviennent de l'hydrogène, passant soit dans l'ultraviolet (la série Lyman), le visible (la série Balmer), ou l'infrarouge (la série Paschen ).

Mais ces raies - et leurs longueurs d'onde - sont calculées dans le cadre de repos de ces galaxies. Au fur et à mesure que l'Univers s'étend, ces longueurs d'onde changent énormément vers le rouge. Et la transition la plus forte et la plus facilement identifiable, la transition Lyman-alpha, qui se produit normalement à 121,567 nanomètres, peut être incroyablement décalée.

La formule pour quelle sera la longueur d'onde observée? Prenez la longueur d'onde de repos et multipliez-la par (1 + z), où z est le décalage vers le rouge de l'objet. Ci-dessus, la ligne Lyman-alpha à près de 540 nm - lumière de couleur verte - nous donne un décalage vers le rouge d'environ 3,4, soit une distance de 22 milliards d'années-lumière, avec sa lumière émise lorsque l'Univers n'avait que 1,9 milliard d'années, ou 13% son âge actuel.

Maintenant, lorsque vous regardez la caméra la plus récente et la plus performante de Hubble, la Wide Field Camera 3 (WFC3), les filtres moyens et étroits peuvent aller assez loin : jusqu'à un maximum de près de 1700 nanomètres !

Vous pourriez donc penser, sur cette base, que nous pourrions voir jusqu'au bout, en théorie, un décalage vers le rouge de 12 ou 13, et donc des moments où l'Univers n'avait que 3% de son âge actuel !

Malheureusement, cela reposerait sur l'hypothèse que nous utilisé ces filtres infrarouges lorsque nous avons fait ces observations approfondies : nous ne l'avons pas fait. Nous avons utilisé des bandes à large champ (pour recueillir le plus de lumière) et les longueurs d'onde les plus longues auxquelles nous sommes allés étaient d'environ 850 nanomètres (jusqu'à environ 900).

En fait, lorsque nous allons aussi loin que possible, même si nous ne pouvons pas obtenir des objets avec la même résolution ou la même atténuation que Hubble, nous ferions souvent mieux d'utiliser des télescopes spatiaux infrarouges dédiés, tels que Spitzer !

Nous devons ensuite confirmer les spectres de ces candidats avec des observations de suivi à partir de télescopes de classe 8 à 10 mètres au sol. Pendant longtemps, il a semblé que la galaxie UDFj-39546284 détenait le record, avec un redshift étonnant de 11.9! Mais comme vous l'avez peut-être deviné, une galaxie comme celle-ci serait entièrement invisible pour Hubble. Comme les observations de suivi l'ont montré, il y avait des raies d'émission parasites provenant d'un intrus à faible décalage vers le rouge qui ont confondu les résultats.

Dites bonjour à la galaxie EGS-zs8-1, à un nouveau redshift de 7.7, le décalage vers le rouge confirmé le plus élevé pour une telle galaxie. Avec des chiffres comme celui-ci, l'Univers n'avait que 660 millions d'années lorsque la lumière de cette galaxie a été émise, et c'est actuellement une distance de 29 milliards d'années-lumière loin, le détenteur du record cosmique pour l'instant pour la galaxie la plus lointaine jamais découverte.

Mais une galaxie comme celle-ci sonde vraiment la limite de ce que Hubble peut atteindre. La série Lyman ne change pas, et donc même si nous pouvons obtenir d'autres lignes de la série (près de la limite Lyman), nous n'allons pas dépasser un redshift de 8 ou 9 avec Hubble. Dommage, car là mai être des galaxies aussi éloignées qu'un décalage vers le rouge de 15 ou 20 !

Alors que Hubble a du mal à atteindre les longueurs d'onde aussi longtemps que une micron, le télescope spatial James Webb (JWST) atteindra environ 30 microns avec une meilleure sensibilité que tout ce qui existait auparavant, avec une meilleure résolution et environ six fois la puissance de collecte de lumière de Hubble !

Avec un peu de chance, nous pourrons, pour la première fois, découvrir non pas quelles sont les galaxies les plus éloignées aux limites de notre technologie actuelle de télescope, mais trouver les galaxies les plus éloignées que l'Univers a à offrir. Aussi grand que soit Hubble, il a ses limites de par sa nature même. Mais jusqu'à ce que la radioastronomie à très grande longueur d'onde arrive, JWST est la façon dont nous trouverons les galaxies les plus éloignées et comment nous pourrons commencer à le faire en seulement trois ans.

Je ne peux pas attendre. Enfin, nous sommes prêts à retirer le dernier voile de l'inconnu dans l'Univers visible. Il est temps.


Le télescope spatial Hubble espionne la galaxie à 32 milliards d'années-lumière

Voici une photo du télescope spatial Hubble. Crédit : NASA

Lorsqu'une équipe d'astronomes a découvert une galaxie en direction d'Ursa Major il y a deux ans, ils ne savaient pas trop quoi en penser.

GN-z11, comme ils l'appelaient, semblait petit, rougeâtre et étonnamment brillant. Il est apparu loin même selon les normes cosmiques. Mais parce que c'était au-delà de la portée optimale du télescope spatial Hubble de la NASA, cela les a laissés perplexes.

Maintenant, ils sont certains que cela représente l'histoire.

L'équipe internationale, qui comprend un astronome basé à Baltimore, a poussé Hubble à ses limites cette année pour démontrer que GN-z11 est la galaxie la plus éloignée jamais observée.

"La lumière qui a quitté cette galaxie que nous observons maintenant a quitté la galaxie il y a 13,4 milliards d'années", a déclaré Gabriel Brammer, astronome au Space Telescope Science Institute de Baltimore et deuxième auteur de l'étude. "Pour autant que nous le sachions, l'univers lui-même a environ 13,8 milliards d'années. Nous voyons une galaxie telle qu'elle était lorsque l'univers avait environ 3% de son âge actuel."

La lumière de GN-z11 est 200 millions d'années plus proche du Big Bang que celle du précédent détenteur du record, une galaxie appelée EGSY8p7 découverte l'année dernière. Cela place le GN-z11 à environ 32 milliards d'années-lumière.

Parce que l'expansion de l'univers sur des milliards d'années rend le calcul de la distance complexe, les astronomes représentent généralement la distance en fonction du temps - combien de temps il faut aux rayons lumineux provenant d'un objet donné pour nous atteindre.

Une autre façon d'exprimer la distance consiste à utiliser une unité de mesure appelée redshift. Plus un objet est éloigné, plus les longueurs d'onde lumineuses sont longues - et donc rouges - lorsqu'elles nous atteignent.

Le décalage vers le rouge spectroscopique de EBSY8p7 a été mesuré à 8,8, puis considéré comme se situant au niveau ou au-delà du bord extérieur de la plage de Hubble. GN-z11 a un redshift de 11,1, un si grand saut que peu l'ont vu venir.

Les résultats - décrits dans un article récent de The Journal d'astrophysique - donner aux scientifiques ce qui semble être leur meilleure vue à ce jour des conditions proches de la fin de ce qu'on appelle l'âge des ténèbres de l'univers, lorsque le cosmos était encore opaque et juste avant la formation des premières étoiles et quasars.

"Nous avons fait un grand pas en arrière dans le temps, au-delà de ce que nous espérions pouvoir faire avec Hubble", a déclaré Pascal Oesch, astronome de l'Université de Yale et chercheur principal de l'étude.

Oesch et son équipe ont découvert le GN-z11 en 2014 lors d'une enquête de routine sur une petite parcelle de ciel.

En plus de prendre note de la galaxie, ils ont utilisé l'imagerie du Hubble en orbite - le télescope le plus puissant de l'histoire - et du télescope spatial Spitzer de la NASA, un instrument infrarouge à Pasadena, en Californie, pour déterminer sa couleur et estimer sa distance.

Ils ont obtenu un décalage vers le rouge estimé à 10,2, ce qui en soi aurait été un record pour Hubble, mais l'image est venue avec suffisamment d'interférences visuelles, ou "bruit", pour que le nombre ait une marge d'erreur importante.

De plus, a déclaré Brammer, les membres de l'équipe ne pouvaient pas être sûrs de ne pas voir un "intrus" - un objet beaucoup plus proche - par erreur.

Mais la luminosité inhabituelle de la galaxie a donné aux enquêteurs une seconde option chanceuse : utiliser une méthode de mesure plus précise connue sous le nom de spectroscopie - un moyen de diviser la lumière visible en ses couleurs composantes - pour raffermir l'estimation de la distance.

Analysé avec cette méthode, GN-z11 a enregistré le décalage vers le rouge record de 11,1 - et il présentait bon nombre des propriétés évidentes d'une galaxie naissante, pas d'un intrus.

D'une part, l'équipe a découvert que, même s'il ne fait que 0,04 % de la taille de notre galaxie de la Voie lactée, le GN-z11 semble former des étoiles à un rythme effarant, environ trois fois plus rapidement que prévu et 20 fois plus rapidement que le Milky. Chemin.

C'est, disent-ils, pourquoi il est tellement plus lumineux que de nombreux modèles ne l'avaient prédit.

"Nos travaux antérieurs avaient suggéré que des galaxies aussi brillantes ne devraient pas exister si tôt dans l'univers", a déclaré Marijn Franx, membre de l'équipe de l'Université de Leyde aux Pays-Bas, à Astronomy Magazine.

"Ce que nous voyons, ce sont de jeunes étoiles, des étoiles massives, des étoiles en train de se former. À première vue, cette galaxie semblait être rouge, mais c'était parce qu'elle est si loin. À y regarder de plus près, elle est en fait très bleue", a déclaré Oesch .

Hubble a accumulé des centaines d'images de galaxies dans la gamme de décalage vers le rouge 7 ou 8 au cours de ses 26 ans d'existence, a déclaré Brammer, permettant aux astronomes de développer une image relativement claire des propriétés générales de ces galaxies - leurs taux de formation d'étoiles, leur composition chimique, leur luminosité - à ces moments et distances.

Cela a aidé les scientifiques à créer une carte plus complète et plus crédible de l'évolution de l'univers jusqu'à environ un demi-milliard d'années après le Big Bang.

Il est plus difficile d'extrapoler une image aussi claire à partir d'un seul exemple de décalage vers le rouge supérieur à 11, mais les astronomes disent qu'il est toujours frappant de voir des preuves qu'au moins une galaxie était opérationnelle et pleinement active bien plus tôt que beaucoup ne le pensaient auparavant.

Les astronomes pensaient qu'il devait y avoir un écart de temps important entre le Big Bang et les époques où les premières étoiles ont pris forme, formant les groupes qui deviendraient des galaxies, a déclaré Oesch.

Les travaux de l'équipe suggèrent que l'écart est plus petit et la population primordiale plus active.

Certains sur le terrain restent sceptiques quant aux résultats.

L'astronome Richard Ellis de l'Observatoire européen austral a déclaré dans un e-mail que la luminosité selon le groupe est trois fois supérieure à celle de corps similaires "à des moments beaucoup plus tardifs", et que les astronomes cherchant à mesurer des distances supérieures à 10 le font généralement en conjonction avec de puissants télescopes au sol tels que ceux du WM Observatoire Keck à Hawaï.

Ellis a déclaré: "La preuve ultime ne peut venir que d'un spectre de résolution plus élevée tels que ceux publiés pour les précédents détenteurs de records, soit via une longue intégration avec un télescope au sol, soit, sous peu, avec le télescope spatial James Webb" - le télescope spatial de Hubble successeur plus puissant, qui est actuellement en construction et devrait être lancé en 2018.

Tout le monde s'accorde à dire que Hubble a regardé aussi loin dans l'univers qu'il le sera, compte tenu de la taille de son miroir principal (2,4 mètres de diamètre) et d'autres limitations.

Le Space Telescope Science Institute, qui étalonne les instruments de Hubble et interprète ses données brutes, est en train d'aider la NASA à construire le télescope Webb, avec un miroir de 6,5 mètres.

Les astronomes disent que les récents exploits de Hubble suggèrent que le Webb sera régulièrement en mesure de regarder plus loin, fournissant de meilleures réponses à ce qu'Oesch appelle "les très, très grandes" questions.

"D'où viennent ces galaxies ? D'où venons-nous tous ? Où tout a-t-il commencé ?" Il a demandé. "C'est ce que nous demandons vraiment. Nous nous rapprochons tout le temps."


Hubble a besoin de lunettes

Les premières images renvoyées par Hubble étaient une catastrophe, cependant, car son miroir principal avait été meulé à la mauvaise forme. En 1993, la navette spatiale Endeavour a emmené des experts sur Hubble pour résoudre le problème, lui donnant une paire de lunettes. Ce n'était que l'une des cinq mises à jour que le télescope a reçues au fil des ans, la dernière en 2009.


La montée vers le succès

Le télescope Hubble a grimpé jusqu'à sa position actuelle au sommet de ses réalisations depuis certaines vallées profondes de quasi-échec.

Dans son livre "The Universe a Mirror: The Saga of the Hubble Space Telescope and the Visionaries Who Built it" (Princeton University Press, 2008), l'écrivain scientifique Robert Zimmerman a relaté les décennies de travail pour amener le télescope Hubble là où c'est aujourd'hui. D'abord, il y avait la corvée de convaincre la communauté astronomique d'accepter d'investir dans un projet aussi coûteux, puis d'amener le Congrès à le financer, et à continuer à le financer pendant la construction. Ce n'est pas seulement le télescope qui a souffert au cours de ces années, Zimmerman a également écrit sur des personnes qui se sont consacrées à Hubble au détriment de leur carrière ou même de leur vie personnelle.

Le télescope spatial Hubble devait initialement décoller en 1983 mais n'a décollé qu'en 1990. Peu de temps après le lancement du télescope, l'équipe scientifique a réalisé que les images qu'elle recevait étaient floues. Il s'est avéré que le miroir du télescope était légèrement meulé à la mauvaise épaisseur. (Le défaut est dû à une erreur avec l'équipement de test utilisé lors de la construction du miroir.)

En 1993, la première mission d'entretien de Hubble a installé du matériel qui pouvait s'adapter au défaut du miroir, et le télescope a rapidement atteint son plein potentiel. Il a révélé de nouvelles informations à toutes les échelles de taille, du système solaire à l'ensemble de l'univers observable. Hubble a trouvé quatre nouvelles lunes autour de Pluton, a démontré que les galaxies se heurtent et fusionnent fréquemment, a considérablement amélioré les mesures de l'âge de l'univers et a montré que l'espace non seulement s'étend mais s'étend de plus en plus vite.

En 2003, Hubble avait fourni plus d'une décennie de science précieuse et de belles images. À ce stade, il aurait pu prendre sa retraite et être toujours considéré comme un succès. Mais des plans étaient en cours pour ajouter deux nouveaux instruments à Hubble et réparer deux instruments qui avaient cessé de fonctionner. [Photos : missions d'entretien du télescope spatial Hubble de la NASA]

La cinquième et dernière mission de réparation en équipage à Hubble a eu lieu en 2009. Cette mission est un microcosme de l'histoire de la vie de Hubble : pleine d'appels rapprochés qui ont failli entraîner un désastre pour le télescope, comme lorsqu'un boulon tenant une main courante ne le ferait pas. s'est détaché et a presque empêché les astronautes d'accéder à l'un des instruments à réparer.

En fin de compte, la mission a été un succès complet. Les astronautes ont installé deux nouveaux instruments, réparé deux instruments cassés et installé de nouvelles batteries, de nouveaux gyroscopes et un nouvel ordinateur scientifique, pour prolonger la vie de Hubble. Aujourd'hui, il continue d'être l'un des télescopes les plus puissants et les plus demandés au monde.


Hubble observe la croissance d'une planète géante

Le télescope spatial Hubble de la NASA donne aux astronomes un aperçu rare d'une planète de la taille de Jupiter, encore en formation, qui se nourrit de la matière entourant une jeune étoile.

"Nous ne savons tout simplement pas grand-chose sur la croissance des planètes géantes", a déclaré Brendan Bowler de l'Université du Texas à Austin. "Ce système planétaire nous donne la première opportunité d'assister à la chute de matière sur une planète. Nos résultats ouvrent un nouveau domaine pour cette recherche."

Bien que plus de 4 000 exoplanètes aient été répertoriées à ce jour, seulement 15 environ ont été directement imagées à ce jour par des télescopes. Et les planètes sont si lointaines et petites qu'elles ne sont que des points sur les meilleures photos. La nouvelle technique de l'équipe pour utiliser Hubble pour imager directement cette planète ouvre une nouvelle voie pour de nouvelles recherches sur les exoplanètes, en particulier pendant les années de formation d'une planète.

Cette énorme exoplanète, désignée PDS 70b, orbite autour de l'étoile naine orange PDS 70, qui est déjà connue pour avoir deux planètes en formation active à l'intérieur d'un énorme disque de poussière et de gaz encerclant l'étoile. Le système est situé à 370 années-lumière de la Terre dans la constellation du Centaure.

"Ce système est tellement excitant parce que nous pouvons assister à la formation d'une planète", a déclaré Yifan Zhou, également de l'Université du Texas à Austin. "C'est la plus jeune planète de bonne foi que Hubble ait jamais directement imagée." À cinq millions d'années de jeunesse, la planète continue de rassembler des matériaux et d'accumuler de la masse.

La sensibilité à la lumière ultraviolette (UV) de Hubble offre un regard unique sur le rayonnement des gaz extrêmement chauds tombant sur la planète. "Les observations de Hubble nous ont permis d'estimer à quelle vitesse la planète prend de la masse", a ajouté Zhou.

Les observations UV, qui s'ajoutent au corpus de recherche sur cette planète, ont permis à l'équipe de mesurer directement le taux de croissance de la masse de la planète pour la première fois. Le monde lointain a déjà gonflé jusqu'à cinq fois la masse de Jupiter sur une période d'environ cinq millions d'années. Le taux d'accrétion mesuré actuel a diminué au point où, si le taux restait stable pendant encore un million d'années, la planète n'augmenterait que d'environ un centième supplémentaire de la masse de Jupiter.

Zhou et Bowler soulignent que ces observations sont un instantané unique dans le temps - davantage de données sont nécessaires pour déterminer si la vitesse à laquelle la planète ajoute de la masse augmente ou diminue. "Nos mesures suggèrent que la planète est à la fin de son processus de formation."

Le jeune système PDS 70 est rempli d'un disque de gaz et de poussière primordial qui fournit du carburant pour alimenter la croissance des planètes dans tout le système. La planète PDS 70b est encerclée par son propre disque de gaz et de poussière qui siphonne la matière du disque circumstellaire beaucoup plus grand. Les chercheurs émettent l'hypothèse que les lignes de champ magnétique s'étendent de son disque circumplanétaire jusqu'à l'atmosphère de l'exoplanète et acheminent de la matière sur la surface de la planète.

"Si ce matériau suit des colonnes du disque sur la planète, cela provoquerait des points chauds locaux", a expliqué Zhou. "Ces points chauds pourraient être au moins 10 fois plus chauds que la température de la planète." Ces zones chaudes se sont avérées briller férocement sous la lumière UV.

Ces observations offrent un aperçu de la façon dont les planètes géantes gazeuses se sont formées autour de notre Soleil il y a 4,6 milliards d'années. Jupiter s'est peut-être gonflé sur un disque environnant de matière tombante. Ses lunes majeures se seraient également formées à partir des restes de ce disque.

Un défi pour l'équipe était de surmonter l'éclat de la star des parents. PDS 70b orbite à peu près à la même distance qu'Uranus du Soleil, mais son étoile est plus de 3 000 fois plus brillante que la planète aux longueurs d'onde UV. Pendant que Zhou traitait les images, il éliminait très soigneusement l'éclat de l'étoile pour ne laisser que la lumière émise par la planète. Ce faisant, il a amélioré d'un facteur cinq la limite de la distance entre une planète et son étoile dans les observations de Hubble.

"Trente et un ans après le lancement, nous trouvons toujours de nouvelles façons d'utiliser Hubble", a ajouté Bowler. "La stratégie d'observation et la technique de post-traitement de Yifan ouvriront de nouvelles fenêtres pour étudier des systèmes similaires, voire le même système, à plusieurs reprises avec Hubble. Avec les observations futures, nous pourrions potentiellement découvrir quand la majorité du gaz et de la poussière tombe sur leurs planètes et si il le fait à un rythme constant."

Les résultats des chercheurs ont été publiés en avril 2021 dans Le journal astronomique.


Jusqu'où pouvez-vous voir dans l'univers ?

Lorsque vous regardez dans le ciel nocturne, vous voyez des distances énormes, même avec votre globe oculaire nu. Mais quel est l'objet le plus éloigné que vous puissiez voir à l'œil nu ? Et que se passe-t-il si vous obtenez de l'aide avec une paire de jumelles, un télescope ou même avec le télescope spatial Hubble.

Debout au niveau de la mer, votre tête est à une altitude de 2 mètres et l'horizon semble être à environ 3 miles, ou 5 km. Nous pouvons voir des objets plus éloignés s'ils sont plus hauts, comme des bâtiments ou des montagnes, ou lorsque nous sommes plus haut dans les airs. Si vous arrivez à une altitude de 20 mètres, l'horizon s'étend sur environ 11 km. Mais nous pouvons voir des objets dans l'espace qui sont encore plus éloignés à l'œil nu. La Lune est à 385 000 km et le Soleil à 150 millions de km. Visible jusqu'ici sur Terre, l'objet le plus éloigné du système solaire que nous puissions voir, sans télescope, est Saturne à 1,5 milliard de km.

Dans les conditions les plus sombres, l'œil humain peut voir des étoiles de magnitude 6,5 ou plus. Ce qui fonctionne sur environ 9 000 étoiles individuelles. Sirius, l'étoile la plus brillante du ciel, mesure 8,6 années-lumière. L'étoile brillante la plus éloignée, Deneb, est à environ 1500 années-lumière de la Terre. Si quelqu'un nous regardait en arrière, en ce moment, il pourrait assister à l'élection du 52e pape, saint Hormidas, au 6e siècle.
Il y a même quelques étoiles très brillantes dans la gamme des 8000 années-lumière, que nous pourrions à peine voir sans télescope. Si une étoile explose, nous pouvons la voir beaucoup plus loin. La célèbre supernova 1006 a été la plus brillante de l'histoire, enregistrée en Chine, au Japon et au Moyen-Orient.

Il se trouvait à 7 200 années-lumière au total et était visible de jour. Il y a même de grandes structures que nous pouvons voir. En dehors de la galaxie, le Grand Nuage de Magellan est à 160 000 années-lumière et le Petit Nuage de Magellan à près de 200 000 années-lumière. Malheureusement pour nous dans le nord, ceux-ci ne sont visibles que depuis l'hémisphère sud. La chose la plus éloignée que nous puissions voir avec nos globes oculaires nus est Andromède à 2,6 millions d'années-lumière, qui dans un ciel sombre ressemble à une tache floue.

Si nous trichons et obtenons un peu d'aide, disons qu'avec des jumelles, vous pouvez voir des étoiles et des galaxies plus faibles de magnitude 10 à plus de 10 millions d'années-lumière. Avec un télescope, vous pouvez voir beaucoup, beaucoup plus loin. Un télescope ordinaire de 8 pouces vous permettrait de voir les quasars les plus brillants, à plus de 2 milliards d'années-lumière. En utilisant des lentilles gravitationnelles, l'incroyable télescope spatial Hubble peut voir des galaxies, incroyablement loin, là où la lumière les avait laissées quelques centaines de millions d'années après le Big Bang.

Si vous pouviez voir dans d'autres longueurs d'onde, vous pourriez voir différentes distances. Heureusement pour nos précieux organes sensibles aux radiations, les rayons Gamma et X sont bloqués par notre atmosphère. Mais si vous pouviez voir dans ce spectre, vous pourriez voir des objets exploser à des milliards d'années-lumière. And if you could see in the radio spectrum, you’d be able to see the cosmic microwave background radiation, surrounding us in all directions and marking the edge of the observable universe.

Wouldn’t that be cool? Well, maybe we can… just a little. Turn on your television, some of the static on the screen is this very background radiation, the afterglow of the Big Bang.

Qu'est-ce que tu penses? If you could see far out in the Universe what would you like a close up view of? Dites-nous dans les commentaires ci-dessous.


Looking Back in Time

When we use powerful telescopes to look at distant objects in space, we are actually looking back in time. Comment se peut-il?

Light travels at a speed of 186,000 miles (or 300,000 km) per second. This seems really fast, but objects in space are so far away that it takes a lot of time for their light to reach us. The farther an object is, the farther in the past we see it.

Our Sun is the closest star to us. It is about 93 million miles away. So, the Sun's light takes about 8.3 minutes to reach us. This means that we always see the Sun as it was about 8.3 minutes ago.

The next closest star to us is about 4.3 light-years away. So, when we see this star today, we’re actually seeing it as it was 4.3 years ago. All of the other stars we can see with our eyes are farther, some even thousands of light-years away.

Stars are found in large groups called galaxies. A galaxy can have millions or billions of stars. The nearest large galaxy to us, Andromeda, is 2.5 million light-years away. So, we see Andromeda as it was 2.5 million years in the past. The universe is filled with billions of galaxies, all farther away than this. Some of these galaxies are much farther away.

An image of the Andromeda galaxy, as seen by NASA's GALEX observatory. Crédit : NASA/JPL-Caltech

In 2016, NASA's Hubble Space Telescope looked at the farthest galaxy ever seen, called GN-z11. It is 13.4 billion light-years away, so today we can see it as it was 13.4 billion years ago. That is only 400 million years after the big bang. It is one of the first galaxies ever formed in the universe.

Learning about the very first galaxies that formed after the big bang, like this one, helps us understand what the early universe was like.

This picture shows hundreds of very old and distant galaxies. The oldest one found so far in GN-z11 (shown in the close up image). The image is a bit blurry because this galaxy is so far away. Credit: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University), and G. Illingworth (University of California, Santa Cruz)


9. Anyone can make a request to use the Hubble Telescope.

Every year, Johns Hopkins University’s Space Telescope Science Institute issues an open call for proposals to conduct observations using Hubble. While there are no restrictions on who can apply, the competition is extremely tough. Hundreds of eager astronomers come forward each year, and following a review by a panel of experts, only around one-fifth of them actually receive time with the telescope. Those who fail to win a date with Hubble have to settle for perusing its extensive archive of photos, all of which are available to the public following a one-year waiting period.