Gaia prend une photo du JWST autour de L2

Pierre Angulaire de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), Gaia est un ambitieux projet d’étude de notre Galaxie. Le satellite a été lancé depuis Kourou, par une fusée Soyouz-Fregat le 19 décembre 2013 et devrait continuer sa mission au moins jusqu’à la fin 2022. Sa vocation première est le recensement de plus d’un milliard d’étoiles de la Voie Lactée et la mesure de leurs positions, distances, mouvements et propriétés physiques avec une précision inégalée. En combinant données astrométriques, photométriques et spectroscopiques, Gaia apporte une moisson inédite d’informations sur notre Galaxie permettant ainsi une étude détaillée de sa structure en trois dimensions, de sa cinématique, de son origine et de son évolution. Gaia recense et mesure également un très grand nombre de naines brunes, de planètes extrasolaires, d’astéroïdes, en particulier des géocroiseurs, de supernovae et de galaxies, et apporte une contribution majeure à la détermination de l’échelle des distances extragalactiques ainsi qu’à la physique fondamentale (pour plus de détails et d’informations sur Gaia voir le site de l’observatoire de Paris).

Pourquoi mentionner Gaia sur le site du JWST ? Tout simplement parce que ce satellite nous en a récemment fourni la première « image ».  Scientifiquement parlant, cela n’a guère d’intérêt, mais cette image prouve (s’il fallait éviter les « fake News» !) que le JWST non seulement est réel, mais il est bien là où on l’attend !

Revenons à la source : quelques semaines avant l’arrivée du JWST autour de L2, deux experts de Gaia (Uli Bastian de l’Université de Heidelberg (Allemagne) et François Mignard de l’Observatoire de Nice (France)) réalisèrent que pendant le balayage continu du ciel par Gaia, son nouveau voisin à L2 devrait occasionnellement traverser les champs de vision de Gaia.

Trajectoire du JWST (en bleu) croisant celle de Gaia (en jaune). Crédit ESA

Gaia n’est pas conçu pour prendre de vraies photos d’objets célestes. Au lieu de cela, il recueille des mesures très précises de leurs positions, mouvements, distances et couleurs. Cependant, une partie des instruments à bord prend une sorte d’image du ciel. C’est le « finder scope » de Gaia, aussi appelé le mappeur du ciel (anglicisme reconnu par notre Académie, dérivé de « mapper » c.à.d. établir une carte mémoire, une correspondance entre deux objets) : toutes les six heures, ce cartographe du ciel balaye une étroite bande de 360 degrés autour de toute la sphère céleste. Les bandes successives sont légèrement inclinées les unes par rapport aux autres, de sorte que tous les quelques mois le ciel entier est couvert – touchant tout ce qui est assez brillant pour être vu par Gaia. En quelques secondes, ces coupes sont automatiquement scrutées à la recherche d’images d’étoiles, dont les positions sont ensuite utilisées pour prédire quand et où ces étoiles pourraient être enregistrées dans les principaux instruments scientifiques de Gaia. Ensuite, ils sont systématiquement supprimés.

Mais l’ordinateur peut être commandé pour garder exceptionnellement une partie des données de l’image. Le mappeur de ciel a été initialement prévu à des fins d’entretien technique, mais au cours de la mission, il a également trouvé quelques utilisations scientifiques. Pourquoi, se sont demandé Uli Bastian et François Mignard ne pas l’utiliser pour un instantané du JWST ?

Après que le JWST ait atteint sa destination autour de L2, ils ont calculé quand la première occasion se présenterait pour Gaia de le repérer, qui s’est avéré être le 18 février 2022. A cette date, les deux véhicules spatiaux étaient distants d’un million de kilomètres, avec une vue de Gaia vers l’énorme pare-soleil du JWST. Très peu de lumière réfléchie du soleil vint sur le chemin de Gaïa, et le JWST apparaît donc comme une minuscule tache de lumière dans les deux télescopes de Gaïa, bien évidemment sans aucun détail visible.

Après que les deux télescopes de Gaia aient balayé la partie du ciel où le JWST serait visible, les données brutes ont été téléchargées sur Terre. Le lendemain matin, François a envoyé un courriel à toutes les personnes concernées. L’objet enthousiaste du courriel était « JWST : on l’a eu ! »

Image du JWST prise par Gaia (regarder le zoom!)(Credit : ESA). 

Les deux astronomes ont dû attendre encore quelques jours pour que Juanma Martin-Fleitas, l’ingénieur chargé de l’étalonnage de Gaia à l’ESA, identifie le JWST : « J’ai identifié notre cible » était le message envoyé par lui, avec les images jointes et les deux minuscules taches étiquetées comme « candidats JWST ». Ce à quoi Uli a répondu, après les avoir attentivement examiné : « Vos » candidats » peuvent être renommés JWST en toute sécurité.   

Gaia a maintenant un ami vaisseau spatial autour de L2, et vont ensemble découvrir notre Voie Lactée et l’Univers au-delà.

Une animation illustrant cette amusante expérience peut être vue ici.