Le télescope spatial James Webb révèle l’univers avec une clarté époustouflante et sans précédent.
Quelles sont les tâches de Webb ?
De plus, Webb recevra le document le plus completune idée sur les objets de la Voie Lactée, notamment sur certaines des 5 000 planètes découvertes dans la Galaxie. Les astronomes utilisent la précision de l’analyse de la lumière des télescopes pour déchiffrer l’atmosphère entourant certains de ces mondes proches. Les propriétés de leur atmosphère seront essentielles pour comprendre comment l’exoplanète s’est formée et si elle contient des signes de vie.
Quel est le problème?
Personnel du MITL'Institut a mené une nouvelle étude. Les scientifiques pensent que les outils que les astronomes utilisent généralement pour décoder les signaux lumineux pourraient ne pas être assez performants pour interpréter avec précision les données du nouveau télescope. En particulier, les modèles d'opacité (outils qui modélisent la façon dont la lumière interagit avec la matière en fonction de ses propriétés) peuvent nécessiter un réajustement important pour correspondre à la précision des données de Webb.
Si ces modèles ne sont pas finalisés, alors les propriétésles atmosphères planétaires, telles que leur température, leur pression et leur composition élémentaire, peuvent différer d'un ordre de grandeur. Cela signifie que les scientifiques se trompent fatalement dans leurs calculs.
Illustration du télescope Webb, NASA
Il existe une différence scientifiquement significative entrecontenant un composé tel que l'eau à raison de 5% et 25%, que les modèles modernes ne peuvent pas distinguer. Le modèle utilisé par les scientifiques de la NASA pour déchiffrer les informations spectrales ne correspond pas à la précision et à la qualité des données obtenues du télescope James Webb. Comme l’ont noté les scientifiques, il est nécessaire de résoudre le problème de l’opacité.
Qu'est-ce que l'opacité ?
L'opacité est une mesure de la facilité avec laquelle il est possibleles photons traversent le matériau. Comme vous le savez, les photons de certaines longueurs d’onde peuvent traverser directement un matériau, être absorbés ou réfléchis. Tout dépend de la manière dont ils interagissent avec certaines molécules du matériau. Ces interactions dépendent également de la température et de la pression du matériau.
Le modèle d'opacité fonctionne sur la base dedifférentes hypothèses sur la façon dont la lumière interagit avec la matière. Les astronomes l'utilisent pour déduire certaines propriétés d'un matériau en fonction du spectre de lumière émis par le matériau. Dans le contexte des exoplanètes, le modèle d'opacité permet de déchiffrer le type et l'abondance de produits chimiques dans l'atmosphère d'une planète en fonction de la lumière qui y est réfléchie et captée par le télescope.
Que se passe-t-il maintenant?
Le modèle d'opacité moderne actuel,que le MIT a comparé à un outil de traduction classique, « fonctionne décemment ». Il déchiffre normalement les données spectrales obtenues par des télescopes tels que le télescope spatial Hubble.
Première photo de JSWT, NASA
"Jusqu'à présent, cette pierre de Rosette est tout"d'accord", écrivent les scientifiques. Mais maintenant que les scientifiques passent au « niveau supérieur », en travaillant avec les instruments ultra-précis de Webb, le processus de traduction actuel « ne captera pas les subtilités importantes ». Par exemple, ceux qui distinguent une planète propice à la vie d’une planète inhabitable.
Qu'ont fait les scientifiques ?
Dans une nouvelle étude, des chercheurs du MIT ont recherchéquelles propriétés atmosphériques le modèle recevra s'il est personnalisé. L’objectif est de permettre certaines limites dans la compréhension de la façon dont la lumière et la matière interagissent. En conséquence, les scientifiques ont créé huit de ces modèles « perturbés ».
Ils ont ensuite stocké chaque modèle, y comprisversion réelle, « spectres synthétiques ». Nous parlons de modèles de lumière que les scientifiques ont modélisés. Ils sont similaires à la précision que pourrait enregistrer le télescope James Webb.
Qu'est-ce que les scientifiques ont découvert?
Il s'est avéré que, sur la base de certainset les mêmes spectres lumineux, chaque modèle perturbé fournit des prédictions à grande échelle des propriétés de l'atmosphère de la planète. Sur la base de leur analyse, les scientifiques ont conclu que si les modèles d’opacité existants étaient appliqués aux spectres lumineux capturés par le télescope Webb, ils atteindraient un certain « mur de précision ». En termes simples, ils ne seront pas assez sensibles pour connaître la température réelle de la planète (300 ou 600 degrés Kelvin, 26,85 °C - 326,85 °C) et quel gaz occupe 5 % ou 25 % de la couche atmosphérique.
Cette différence est importante pour que les scientifiques puissent contraindre les mécanismes de formation des planètes et identifier de manière fiable les biosignatures.
L'équipe a également découvert que chaque modèlefourni un « bon ajustement » aux données. Cela signifie que même si le modèle perturbé a fourni la mauvaise composition chimique, il a généré son spectre lumineux. C'était assez proche pour "correspondre" à l'original.
Quelle est la ligne du bas?
Il y a suffisamment de paramètres qui doivent être ajustés, même avec le mauvais modèle, pour obtenir un bon ajustement. Cela signifie que vous ne pouvez pas être sûr que le modèle est incorrect.
Les scientifiques ont proposé plusieurs idées sur la façon dontaméliorer les modèles d'opacité existants. Par exemple, des mesures de laboratoire et des calculs théoriques supplémentaires doivent être effectués pour affiner les hypothèses sur la manière dont la lumière et diverses molécules interagissent. Une collaboration entre scientifiques de différents domaines est également nécessaire. Notamment entre astronomes et spécialistes de la spectroscopie.
Beaucoup pourrait être fait si nous connaissions parfaitement les interactions entre la lumière et la matière.
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Hi-Tech a traduit et adapté l'article de JenniferL'étude de Chu : Les astronomes risquent de mal interpréter les signaux planétaires dans les données de James Webb, publiée dans MIT News, un site couvrant l'actualité de la recherche, de l'innovation et de l'enseignement du MIT. L'article original peut être trouvé sur le lien.
Illustration de couverture : Thibaut Roger, Thibaut Roger
Copyright : © CC BY-NC-SA 4.0