L'IAS co-dirigera l'un des premiers programmes d'observation du JWST

Par ses observations dans le domaine infrarouge moyen, le James Webb Space Telescope (JWST) révolutionnera notre compréhension de l'Univers. Après une sélection sévère, ses premières cibles d'observation ont été dévoilées. Sur la centaine de programmes proposés par des chercheurs du monde entier, seuls 13 ont été retenus. L'un d'entre eux sera mené par une collaboration impliquant des chercheurs de l'IAS.

Souvent présenté comme le successeur de Hubble, le JWST sera le plus grand télescope jamais envoyé dans l’espace. Développé par la NASA, l'agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale canadienne (CSA), en partenariat avec de nombreux laboratoires dans le monde, son lancement est programmé sur une fusée Ariane 5 en 2019.

Six mois après le lancement, les astronomes du monde entier auront immédiatement accès aux données issues des tous premiers programmes d'observations qui seront effectués. Ces programmes dits «Early release science programs» viennent d'être sélectionnés par le Space Telescope Science Institute (STScI) qui gère pour le compte de la NASA les opérations scientifiques du JWST. Ils mettront en évidence le potentiel des quatre instruments scientifiques embarqués en couvrant des thématiques aussi variées que l'étude des galaxies les plus lointaines, des exoplanètes, de Jupiter et de ses lunes, ou encore la recherche de molécules organiques autour des étoiles.

L'un des programmes sélectionné est mené conjointement par l'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de Toulouse (IRAP, CNRS/Université de Toulouse III Paul Sabatier), l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, CNRS/Université Paris-Sud) et l'Université de Western Ontario (Canada), avec 119 collaborateurs de 18 pays. La sélection de ce programme dans un contexte international extrêmement compétitif est une grande réussite pour la communauté scientifique française impliquée.  

Ce programme vise à observer des régions de notre galaxie situées à l'interface entre les nuages denses, où naissent les étoiles, et les régions diffuses et ionisées. Siège d'intenses processus physico-chimiques, ces interfaces émettent un rayonnement de spectre extrêmement riche, à l'origine d’une grande partie de l'émission infrarouge de la galaxie. Ces régions constituent ainsi des laboratoires uniques pour l'étude des multiples processus microphysiques encore incompris qui mènent en particulier à la formation des étoiles et de leurs systèmes planétaires.

Auparavant, les observations n'offraient qu’une vue très globale d'une combinaison complexe de processus physiques, chimiques et dynamiques. Bientôt, le JWST observera ces régions d'interface avec une précision jusque-là jamais atteinte. Sa résolution angulaire et sa sensibilité hors norme permettront de les cartographier à très petite échelle spatiale. Au travers des différentes frontières physiques et chimiques, nous aurons accès aux conditions physiques d'un milieu hyper-structuré (avec des filaments entremêlés et des  « globules ») et à la composition chimique des espèces présentes. Ainsi, le JWST offrira un regard inédit sur l'évolution de la matière interstellaire et les relations de causalité entre les étoiles existantes et la formation d'étoiles en cours.

Ce programme s'appuie sur les compétences développées à l'IAS depuis sa création avec le soutien du CNRS, de l'Université Paris-Sud et du CNES : la mise en oeuvre d'instruments spatiaux à grandes longueurs d'onde (ISOCAM, Planck, PILOT), la station d'étalonnage, les opérations des instruments en vol et le traitement des données au sein du centre IDOC, l'analyse des données, la modélisation astrophysique, et les analyses en laboratoire de matériaux extraterrestres et d'analogues de la poussière interstellaire. Le laboratoire collabore sur ces sujets avec de nombreux partenaires au sein de l'Université Paris-Saclay et du Labex P2IO (DAp/AIM, CSNSM, IPNO...).

Actualités INSU et Université Paris-Sud.

Proposition : JWST-Early Release Science Program: Radiative feedback from massive stars as traced by multi-band imaging and spectroscopic mosaics
Responsables scientifiques: Olivier Berné (France), Emilie Habart (France), Els Peeters (Canada)
Autres laboratoires français impliqués : CSNSM (CNRS/Univ. Paris-Sud), DAp/AIM (CEA Saclay), IAP (CNRS/UPMC), IPAG (CNRS/Univ. Grenoble), IPNO (CNRS/Univ. Paris Sud), IRAM, ISM (CNRS/Univ. Bordeaux), ISMO (CNRS/Univ. Paris-Sud), LATMOS (CNRS/UPMC/Univ. Versailles), LERMA (ENS/Observatoire de Paris)

Image HST d'une région de la nébuleuse d'Orion située à l'interface entre les régions denses et les régions diffuses et ionisées.
Crédits: NASA, C.R. O'Dell and S.K. Wong (Rice University).

a) Image de la galaxie M81: étoiles massives (bleu), régions ionisées (vert) et régions photo-dissociées ou PDR (Photo-Dissociation Regions) (rouge).

b) Schéma d'une région de formation d'étoiles à une distance de 2 kpc.

c) Zoom sur l'une des PDRs montrant la transition complexe entre le nuage moléculaire et la région ionisée. Les données du gaz moléculaire ALMA de la barre d'Orion sont insérées à une résolution de 1 arcsec. L'encart montre un modèle de la structure physique de la PDR. La longueur de pénétration des photons FUV correspond à quelques arcsec. La représentation des lobes des satellites infrarouges antérieurs (ISO-SWS, Spitzer-IRS) et du JWST illustre le gain en résolution angulaire.