Télescope spatial Spitzer
Alors qu’un certain temps sur le télescope était réservé aux institutions participantes et aux projets cruciaux, les astronomes du monde entier ont également eu l’occasion de soumettre des propositions de temps d’observation. Avant le lancement, il y avait un appel de propositions pour de grandes enquêtes cohérentes utilisant Spitzer. Si le télescope tombait en panne tôt et / ou s’il manquait de cryogène très rapidement, ces projets dits hérités garantiraient que la meilleure science possible pourrait être obtenue rapidement dans les premiers mois de la mission. Comme une exigence liée au financement reçu par ces équipes héritées, les équipes devaient remettre des produits de données de haut niveau au Spitzer Science Center (et aux archives scientifiques infrarouges NASA / IPAC) pour une utilisation par la communauté, assurant à nouveau le retour scientifique rapide de la mission. La communauté scientifique internationale a rapidement compris l’intérêt de livrer des produits à d’autres utilisateurs, et même si les projets existants n’étaient plus explicitement sollicités lors des appels de propositions ultérieurs, les équipes ont continué à livrer des produits à la communauté. Le Spitzer Science Center a par la suite rétabli des projets nommés « Legacy » (et plus tard encore des projets de « Science d’exploration ») en réponse à cet effort mené par la communauté.
Les cibles importantes comprenaient la formation d’étoiles (jeunes objets stellaires, ou YSOs), de planètes et d’autres galaxies. Les images sont disponibles gratuitement à des fins éducatives et journalistiques.
Les premières images publiées par Spitzer ont été conçues pour montrer les capacités du télescope et montraient une pépinière stellaire brillante, une grande galaxie tourbillonnante et poussiéreuse, un disque de débris formant des planètes et de la matière organique dans l’univers lointain. Depuis, de nombreux communiqués de presse mensuels ont mis en évidence les capacités de Spitzer, comme le font les images de la NASA et de l’ESA pour le télescope spatial Hubble.
Comme l’une de ses observations les plus remarquables, en 2005, Spitzer est devenu le premier télescope à capturer directement la lumière des exoplanètes, à savoir les « Jupiters chauds » HD 209458 b et TrES-1b, bien qu’il n’ait pas résolu cette lumière en images réelles. C’était la première fois que la lumière des planètes extrasolaires était directement détectée; les observations antérieures avaient été faites indirectement en tirant des conclusions des comportements des étoiles en orbite. Le télescope a également découvert en avril 2005 que Cohen-kuhi Tau / 4 avait un disque planétaire beaucoup plus jeune et contenant moins de masse que ce qui avait été théorisé précédemment, ce qui a conduit à de nouvelles compréhensions de la formation des planètes.
En 2004, il a été rapporté que Spitzer avait repéré un corps faiblement brillant qui pourrait être la plus jeune étoile jamais vue. Le télescope a été entraîné sur un noyau de gaz et de poussières connu sous le nom de L1014 qui était auparavant apparu complètement sombre aux observatoires au sol et à l’ISO (Infrared Space Observatory), un prédécesseur de Spitzer. La technologie de pointe de Spitzer a révélé un point chaud rouge vif au milieu de L1014.
Les scientifiques de l’Université du Texas à Austin, qui ont découvert l’objet, pensent que le point chaud est un exemple de développement stellaire précoce, la jeune étoile collectant du gaz et de la poussière du nuage qui l’entoure. Les premières spéculations sur le point chaud étaient qu’il pourrait s’agir de la faible lumière d’un autre noyau qui se trouve 10 fois plus loin de la Terre, mais le long de la même ligne de visée que L1014. L’observation de suivi à partir d’observatoires proche infrarouge basés au sol a détecté une faible lueur en forme d’éventail au même endroit que l’objet trouvé par Spitzer. Cette lueur est trop faible pour provenir du noyau le plus éloigné, ce qui conduit à la conclusion que l’objet est situé dans L1014. (Young et coll., 2004)
En 2005, des astronomes de l’Université du Wisconsin à Madison et de Whitewater ont déterminé, sur la base de 400 heures d’observation au Télescope spatial Spitzer, que la galaxie de la Voie Lactée a une structure en barres plus importante dans son noyau que ce qui avait été reconnu précédemment.
Toujours en 2005, les astronomes Alexander Kashlinsky et John Mather du Goddard Space Flight Center de la NASA ont rapporté que l’une des premières images de Spitzer pourrait avoir capturé la lumière des premières étoiles de l’univers. Une image d’un quasar dans la constellation de Draco, destinée uniquement à aider à calibrer le télescope, a été trouvée pour contenir une lueur infrarouge après que la lumière des objets connus ait été supprimée. Kashlinsky et Mather sont convaincus que les nombreuses taches de cette lueur sont la lumière des étoiles qui se sont formées dès 100 millions d’années après le Big Bang, changées en rouge par l’expansion cosmique.
En mars 2006, des astronomes ont signalé une nébuleuse longue de 80 années-lumière (25 pc) près du centre de la Voie Lactée, la Nébuleuse à Double Hélice, qui est, comme son nom l’indique, tordue en forme de double spirale. On pense que c’est la preuve de champs magnétiques massifs générés par le disque de gaz en orbite autour du trou noir supermassif au centre de la galaxie, à 300 années-lumière (92 pc) de la nébuleuse et à 25 000 années-lumière (7 700 pc) de la Terre. Cette nébuleuse a été découverte par Spitzer et publiée dans la revue Nature le 16 mars 2006.
En mai 2007, les astronomes ont cartographié avec succès la température atmosphérique de HD 189733 b, obtenant ainsi la première carte d’une sorte de planète extrasolaire.
À partir de septembre 2006, le télescope a participé à une série de levés appelés Gould Belt Survey, observant la région de la ceinture de Gould dans plusieurs longueurs d’onde. La première série d’observations du télescope spatial Spitzer a été achevée du 21 septembre 2006 au 27 septembre. À la suite de ces observations, l’équipe d’astronomes dirigée par le Dr Robert Gutermuth, du Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics, a rapporté la découverte de Serpens South, un amas de 50 jeunes étoiles dans la constellation du Serpens.
Les scientifiques se demandent depuis longtemps comment de minuscules cristaux de silicate, qui ont besoin de températures élevées pour se former, ont trouvé leur chemin dans des comètes gelées, nées dans l’environnement très froid des bords extérieurs du système solaire. Les cristaux auraient commencé comme des particules de silicate amorphes non cristallisées, faisant partie du mélange de gaz et de poussière à partir duquel le système solaire s’est développé. Ce mystère s’est approfondi avec les résultats de la mission de retour d’échantillon Stardust, qui a capturé des particules de la comète Wild 2. De nombreuses particules de poussière d’étoiles se sont formées à des températures supérieures à 1 000 K.
En mai 2009, des chercheurs de Spitzer d’Allemagne, de Hongrie et des Pays-Bas ont découvert que le silicate amorphe semble avoir été transformé en forme cristalline par une explosion d’une étoile. Ils ont détecté la signature infrarouge de cristaux de silicate de forstérite sur le disque de poussière et de gaz entourant l’étoile EX Lupi lors d’une de ses fréquentes éruptions, ou explosions, vues par Spitzer en avril 2008. Ces cristaux n’étaient pas présents dans les précédentes observations de Spitzer sur le disque de l’étoile pendant l’une de ses périodes de silence. Ces cristaux semblent s’être formés par chauffage radiatif de la poussière à moins de 0,5 UA d’EX Lupi.
En août 2009, le télescope a trouvé des preuves d’une collision à grande vitesse entre deux planètes en plein essor en orbite autour d’une jeune étoile.
En octobre 2009, les astronomes Anne J. Verbiscer, Michael F. Skrutskie et Douglas P. Hamilton ont publié les résultats de l' »anneau de Phoebe » de Saturne, qui a été trouvé avec le télescope; l’anneau est un énorme disque ténu de matériau s’étendant de 128 à 207 fois le rayon de Saturne.
Levés GLIMPSE et MIPSGALDIT
GLIMPSE, l’extraordinaire Relevé du Plan Moyen Infrarouge de l’Héritage Galactique, était une série de relevés couvrant 360° de la région interne de la Voie Lactée, qui a fourni la première cartographie à grande échelle de la galaxie. Il se compose de plus de 2 millions d’instantanés pris dans quatre longueurs d’onde distinctes à l’aide de la caméra infrarouge. Les images ont été prises sur une période de 10 ans commençant en 2003 lorsque Spitzer a lancé.
MIPSGAL, une étude similaire qui complète GLIMPSE, couvre 248° du disque galactique en utilisant les canaux 24 et 70 µn de l’instrument MIPS.
Le 3 juin 2008, les scientifiques ont dévoilé le portrait infrarouge le plus grand et le plus détaillé de la Voie Lactée, créé en assemblant plus de 800 000 clichés, lors de la 212e réunion de l’American Astronomical Society à St. Louis, Missouri. Cette enquête composite est désormais visible avec la visionneuse GLIMPSE/MIPSGAL.
2010modifier
Les observations de Spitzer, annoncées en mai 2011, indiquent que de minuscules cristaux de forstérite pourraient tomber comme de la pluie sur le protostar HOPS-68. La découverte des cristaux de forstérite dans le nuage externe d’effondrement du protostar est surprenante car les cristaux se forment à des températures élevées ressemblant à de la lave, mais ils se trouvent dans le nuage moléculaire où les températures sont d’environ -170 ° C (103 K; -274 ° F). Cela a conduit l’équipe d’astronomes à spéculer que l’écoulement bipolaire de la jeune étoile pourrait transporter les cristaux de forstérite de près de la surface de l’étoile vers le nuage externe froid.
En janvier 2012, il a été rapporté qu’une analyse plus approfondie des observations de Spitzer d’EX Lupi peut être comprise si la poussière cristalline de forstérite s’éloignait du protostar à une vitesse moyenne remarquable de 38 kilomètres par seconde (24 mi/s). Il semblerait que de telles vitesses élevées ne puissent survenir que si les grains de poussière avaient été éjectés par une sortie bipolaire proche de l’étoile. De telles observations sont cohérentes avec une théorie astrophysique, développée au début des années 1990, où il a été suggéré que les sorties bipolaires jardinent ou transforment les disques de gaz et de poussière qui entourent les protostars en éjectant continuellement des matériaux retraités et hautement chauffés du disque interne, adjacent au protostar, vers des régions du disque d’accrétion plus éloignées du protostar.
En avril 2015, Spitzer et l’Expérience de Lentille Gravitationnelle Optique ont été signalés comme co-découvrant l’une des planètes les plus lointaines jamais identifiées: une géante gazeuse à environ 13 000 années-lumière (4 000 pc) de la Terre.
En juin et juillet 2015, la naine brune OGLE-2015-BLG-1319 a été découverte en utilisant la méthode de détection par microlentille gravitationnelle dans le cadre d’un effort conjoint entre Swift, Spitzer et l’Expérience de Lentille Gravitationnelle Optique au sol, la première fois que deux télescopes spatiaux observent le même événement de microlentille. Cette méthode a été possible en raison de la grande séparation entre les deux engins spatiaux: Swift est en orbite terrestre basse tandis que Spitzer est distant de plus d’une UA sur une orbite héliocentrique à la traîne de la Terre. Cette séparation a fourni des perspectives significativement différentes de la naine brune, ce qui a permis d’imposer des contraintes sur certaines caractéristiques physiques de l’objet.
Signalés en mars 2016, Spitzer et Hubble ont été utilisés pour découvrir la galaxie la plus lointaine connue, GN-z11. Cet objet a été vu tel qu’il est apparu il y a 13,4 milliards d’années.
Spitzer BeyondEdit
Le 1er octobre 2016, Spitzer a commencé son Cycle d’observation 13, une mission prolongée de 2 1⁄2 ans surnommée Beyond. L’un des objectifs de cette mission étendue était d’aider à préparer le télescope spatial James Webb, également un télescope infrarouge, en identifiant des candidats pour des observations plus détaillées.
Un autre aspect de la mission Beyond était les défis d’ingénierie liés à l’exploitation de Spitzer dans sa phase orbitale en progression. Comme le vaisseau spatial s’éloignait de la Terre sur la même trajectoire orbitale que le Soleil, son antenne devait pointer à des angles de plus en plus élevés pour communiquer avec les stations au sol; ce changement d’angle conférait de plus en plus de chauffage solaire au véhicule tandis que ses panneaux solaires recevaient moins de lumière solaire.
Chasseur de planètemodifier
Spitzer a également été mis à l’étude des exoplanètes grâce à un peaufinage créatif de son matériel. Il s’agissait notamment de doubler sa stabilité en modifiant son cycle de chauffage, de trouver une nouvelle utilisation pour la caméra « peak-up » et d’analyser le capteur à un niveau inférieur au pixel. Bien que dans sa mission « chaude », le système de refroidissement passif du vaisseau spatial a maintenu les capteurs à 29 K (-244 ° C; -407 ° F). Spitzer a utilisé les techniques de photométrie de transit et de microlentille gravitationnelle pour effectuer ces observations. Selon Sean Carey de la NASA, « Nous n’avons même jamais envisagé d’utiliser Spitzer pour étudier les exoplanètes lors de son lancement. … Cela aurait semblé ridicule à l’époque, mais maintenant, c’est une partie importante de ce que fait Spitzer. »
Des exemples d’exoplanètes découvertes à l’aide de Spitzer incluent HD 219134 b en 2015, qui s’est avérée être une planète rocheuse d’environ 1.5 fois plus grande que la Terre sur une orbite de trois jours autour de son étoile; et une planète sans nom trouvée à l’aide d’une microlentille située à environ 13 000 années-lumière (4 000 pc) de la Terre.
En septembre–octobre 2016, Spitzer a été utilisé pour découvrir cinq des sept planètes connues autour de l’étoile TRAPPIST-1, qui sont toutes approximativement de la taille de la Terre et probablement rocheuses. Trois des planètes découvertes sont situées dans la zone habitable, ce qui signifie qu’elles sont capables de supporter de l’eau liquide avec des paramètres suffisants. En utilisant la méthode du transit, Spitzer a aidé à mesurer la taille des sept planètes et à estimer la masse et la densité des six planètes intérieures. D’autres observations aideront à déterminer s’il y a de l’eau liquide sur l’une des planètes.