Comparaison entre Hubble et James Webb

Après 30 ans de bons et loyaux services, le télescope spatial Hubble s’apprête à passer la main à son successeur le télescope spatial James Webb. Mais ce nouveau télescope n’est pas simplement plus gros que son prédécesseur.

Lorsqu’il sera mis en orbite, James Webb aura à sa disposition une puissance 100 fois supérieure à celle de Hubble. Il pourra voir plus loin et avec plus de précision qu’aucun autre instrument d’observation avant lui.

Le lancement de James Webb est prévu pour le mois de mars 2021.

Découvrons ensemble quelques caractéristiques qui nous permettront de mieux comprendre les différences fondamentales qui existent entre les télescopes Hubble et James Webb.

Les principales différences qui caractérisent ces deux télescopes

1. Leurs noms

Alors que de nombreux télescopes de la NASA porte des noms d’astronomes et d’astrophysiciens, pour la première fois, on a choisi d’honorer un haut-fonctionnaire du gouvernement, mais pas n’importe lequel. James E. Webb a été le deuxième administrateur de la NASA entre 1961 et 1968. C’était lui qui était à la tête de l’agence spatiale tout au long du développement du programme lunaire qui a permis aux Américains de poser les pieds sur la Lune.

Hubble est le nom de l’astronome Edwin Hubble. Ce personnage illustre est à l’origine de la découverte de l’expansion de l’Univers (*au même moment que l’astronome belge Georges Lemaitre. La loi qui décrit l’éloignement des galaxies les unes des autres portent désormais le nom de loi Hubble-Lemaître)

2. Leur position dans l’espace

L’une des principales différences qui distinguent les télescopes Hubble et James Webb est l’orbite que les deux empruntent.

Hubble est situé tout près de la Terre. Il est en orbite autour de notre planète à une altitude d’environ 570 km de la surface de la Terre. Cette position s’est révélée parfaite pour opérer des réparations sur ce vénérable télescope.

Image: Mission de réparation de Hubble, NASA

Son altitude s’est même révélée cruciale puisque dès son lancement, il s’est avéré que des problèmes techniques produisaient des images complètement floues! Alors que les astronomes du monde entier s’attendaient à voir l’Univers tel qu’il n’avait jamais été observé auparavant, quelle ne fut pas leur surprise quand les premières photos ont été publiées.

Pour l’anecdote, Jean Olivier ancien ingénieur en chef du télescope Hubble a souligné le malaise ressenti à la vue des premiers résultats. « Nous venions de lancer un télescope dans l'espace, et il pouvait à peine voir. Je me sentais terriblement mal. »

Voici un exemple du scandale qui a entouré ces premiers clichés :

Images de la galaxie M100 prise avant et après la mission de réparation de 1993

Contrairement à Hubble, si une erreur de ce type se produit lors du lancement de James-Webb, il n’y aura cette fois-ci aucun espoir de la corriger.

En effet, le nouveau télescope spatial sera en orbite, non pas autour de la Terre, mais autour du Soleil. Les ingénieurs travaillant sur le projet ont choisi le point Lagrange pour positionner leur bébé.

Le problème est que le point Lagrange (L2) est situé à 1.5 million de km de la Terre. C’est 4 fois la distance entre la Terre et la Lune!

Cet endroit a été choisi, car il est suffisamment loin dans l’espace pour permettre au télescope d’être en permanence couvert par son pare-soleil. Il ne sera donc pas dérangé par la lumière du Soleil, de la Terre ni de la Lune. Il pourra donc rester à une température froide, idéale pour le fonctionnement de ses capteurs infrarouges.

Le seul souci est que si un problème survient, la NASA ne pourra pas envoyer d’astronaute pour réparer l’engin. Espérons donc que tout se déroule pour le mieux lors du lancement et du déploiement du télescope.

3. Les instruments d'observation

Bien que Hubble et James Webb soient tous les deux des télescopes, ils n’ont pas été conçus pour effectuer les mêmes missions.

Comparons un instant ces deux machines.

Hubble avait été conçu pour observer le ciel de la même manière que les yeux humains. On dit qu’il effectue ses observations dans le champ de lumière « visible » (ou le « spectre visible »).

Hubble permettait donc aux astronomes de voir le ciel tel que des yeux humains les verraient s’ils avaient la faculté de voir aussi loin. (Néanmoins, au fil du temps, des caméras supplémentaires ont été installées, notamment pour étudier le champ de rayonnement du proche-infrarouge. La dernière mission en date s’est déroulée en 2009)

Contrairement à Hubble, le nouveau James Webb a précisément été conçu pour observer l’espace dans le champ très particulier de la lumière infrarouge, invisible à l’œil humain.

On dit donc d’eux qu’ils observent le ciel sur des longueurs d’onde différentes.

Ce schéma de la NASA montre bien les différents télescopes et les longueurs d’onde pour lesquelles ils ont été fabriqués.

Image: NASA

James Webb aura la faculté de capter la lumière provenant des rayons infrarouges diffusés par les étoiles, mais également par les galaxies lointaines dont la lumière nous parvient principalement sous forme de lumière infrarouge.

4. La taille du miroir

Le nouveau télescope spatial sera bien plus grand que Hubble. Alors que Hubble dispose d’un miroir d’un diamètre de 2.5 mètres, James Webb dispose d’un miroir composé de 18 petits miroirs hexagonaux qui, tous ensemble, forment un diamètre de 6.5 mètres.

Cela donnera à James-Webb une capacité de captation de la lumière 7 fois plus grande que son prédécesseur. Autrement dit il aura besoin de fixer un coin de l’espace moins longtemps pour obtenir une image.

En 1995, Hubble a produit l'une des images les plus saisissantes prises par Hubble. Pendant 10 jours, Hubble a fixé son objectif vers un coin obscur et réduit du ciel. Le résultat a permis de mettre en lumière des milliers de galaxies.

Image: Champe profond de Hubble, NASA

Pour produire une image comparable, James Webb nécessitera beaucoup moins de temps d'exposition.

La taille du miroir lui permettra également de capter plus de lumière et donc de capter la lumière d’objets se trouvant beaucoup plus loin que ce que Hubble peut atteindre.

5. L’envergure du télescope

Une autre différence de taille réside dans les dimensions des deux engins. Alors que Hubble mesure 13.3 mètres de long (la taille d’un autobus scolaire!), une fois déployé dans l’espace, James Webb mesurera 22 mètres x 12 mètres (la taille d’un terrain de tennis!).

Image: Comparaison des tailles entre Hubble et James Webb, NASA

Cet article nous a permis de faire une comparaison entre les télescopes Hubble et James Webb. Nous avons pu voir que, bien qu’ils s’agissent dans les deux cas de télescopes spatiaux, les deux n’ont pas été conçus pour les mêmes objectifs.  

Si Hubble avait dans un premier temps été construit pour observer l’espace visible, James Webb, en revanche, a été développé spécialement pour observer la lumière infrarouge et permettre aux astrophysiciens de voir plus loin qu’aucun télescope ne peut le faire aujourd’hui.

En ce sens, James Webb nous permettra d’en apprendre davantage sur les origines de l’Univers.