« Nous n’avons jamais vu Jupiter comme ça ! » : des images inédites prises par le télescope James-Webb

On a fêté récemment les 45 ans des sondes Voyager qui nous avaient notamment fourni des images déjà spectaculaires de JupiterJupiter et de ses lunes. Au début des années 1990, on pouvait aussi observer Jupiter avec des instruments au sol, comme l'Infrared Telescope Facility (IRTF) et bien sûr Hubble dans l'espace pour obtenir des images rapprochées de Jupiter comme celles obtenues à l'occasion de l’impact de la comète Shoemaker-Levy 9.

C'est depuis quelque temps au tour du télescope spatial James-Webb de nous enchanter avec des images de Jupiter qu'il prend dans le domaine de l'infrarouge et que les techniques de traitement de l'image nous permettent de voir traduites en fausses couleurs.

On peut s'en convaincre avec les toutes dernières images mises en ligne par la Nasa et l'ESAESA et qui portent sur des observations de Jupiter en infrarouge le 27 juillet 2022 dans le cadre d'un programme de démonstration Early Science codirigé par un astrophysicienastrophysicien de l'Observatoire de Paris - PSL, Thierry Fouchet, en poste au Lesia (Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysiqueastrophysique).

On peut trouver sur le site de l'Observatoire de Paris - PSL aussi bien des commentaires de cet astrophysicien que de l'autre directeur du programme Early Science, la célèbre planétologue Imke de Pater, professeur émérite de l’université de Californie à Berkeley. Elle est connue aussi bien pour avoir dirigé l'équipe utilisant le télescope KeckKeck ayant imagé l'impact de la comètecomète Shoemaker-Levy 9Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter, que pour son traité d’introduction à la planétologie avec son collègue Jack J. Lissauer.

Les nouvelles images de Jupiter prises par le télescope spatial Webb affichent une richesse de détails étonnante. Un filtre sensible à l’émission aurorale de l’hydrogène ionisé (cartographié dans le canal rouge) révèle des ovales auroraux sur le disque de la planète qui s’étendent jusqu’à de hautes altitudes au-dessus des pôles Nord et Sud. Un autre filtre sensible aux brumes de haute altitude (cartographié dans le canal vert) met en évidence les brumes polaires qui tournent autour des pôles Nord et Sud, tandis qu’un troisième filtre met en évidence la lumière réfléchie par le nuage principal plus profond (cartographié dans le canal bleu). La grande tache rouge, la région équatoriale et les régions nuageuses compactes (y compris les plus petites) apparaissent en blanc (ou blanc rougeâtre) sur cette image en fausses couleurs. Les régions avec une faible couverture nuageuse apparaissent comme des rubans sombres au nord de la région équatoriale mais aussi à côté de la grande tache rouge et dans les structures cycloniques de l’hémisphère sud, tout comme observé habituellement en lumière visible. © Nasa, ESA, ASC, équipe Jupiter ERS ; traitement d'image par Judy Schmidt, Lesia

« Nous n’avons jamais vu Jupiter comme ça ! »

Ainsi pour la planétologue : « Nous n'avons jamais vu Jupiter comme ça. Tout cela est assez incroyable. Nous ne nous attendions pas vraiment à une image aussi bonne, pour être honnête. Il est vraiment remarquable que nous puissions voir des détails sur Jupiter en même temps que ses anneaux, ses minuscules satellites et même des galaxiesgalaxies dans une seule image. Elle ajoute : Bien que nous ayons déjà observé plusieurs des caractéristiques de Jupiter, l'accès à l'infrarouge offert par JWST nous ouvre une nouvelle perspective. La combinaison d'images et de spectresspectres aux longueurs d'ondelongueurs d'onde du proche et du moyen infrarouge nous permettra d'étudier l'interaction entre la dynamique de l'atmosphèreatmosphère, la composition chimique et la structure verticale en température dans et au-dessus de la grande tache rougegrande tache rouge et dans les régions aurorales. »

Cette image composite en fausses couleurs de Jupiter a été obtenue avec l’instrument NIRCam à bord du JWST le 27 juillet 2022. Les couleurs sont différentes de la figure car ce mode d’imagerie a utilisé des temps d’exposition différents et seulement deux filtres, cartographiés en couleurs orange et cyan. L’image montre les anneaux de Jupiter et certains de ses petits satellites ainsi que des galaxies en arrière-plan. Amalthea (250 x 150 km de diamètre) et le petit Adrastea ( 20 km de diamètre) sont visibles sur cette image. Le motif de diffraction créé par les structures brillantes comme les zones aurorales ainsi que la lune Io (juste à gauche, non visible sur l’image) forment un arrière-plan complexe de lumière diffusée autour de Jupiter. © Nasa, ESA, équipe Jupiter ERS ; traitement d'image par Ricardo Hueso (UPV/EHU) et Judy Schmidt, Lesia

Toujours sur le site du Lesia, on trouve concernant l'image ci-dessus le commentaire suivant de Thierry Fouchet : « Cette image illustre la sensibilité et la gamme dynamique de l'instrument NIRCamNIRCam du JWST. Elle révèle les vaguesvagues, les tourbillonstourbillons et les vortexvortex brillants de l'atmosphère de Jupiter et fournit une image simultanément du système d'anneaux sombres, un million de fois moins lumineux que la planète, ainsi que les lunes Amalthea et Adrastea, qui mesurent respectivement environ 200 et 20 kilomètres de diamètre. Cette image, à elle seule, illustre les objectifs scientifiques de notre programme jovienjovien, qui étudient la dynamique et la chimiechimie de la planète elle-même, de ses anneaux et de son système de satellites. »

Le télescope spatial Nasa, ESA, CSA James Webb a capturé de nouvelles images de la planète. © NASA, ESA, équipe Jupiter ERS ; traitement d'image par Ricardo Hueso (UPV/EHU) et Judy Schmidt

Et maintenant, Jupiter dans les yeux du télescope spatial James-Webb

Article de Xavier DemeersmanXavier Demeersman publié le 18/07/2022

Le télescope spatial James-Webb n'a pas sondé que des objets célestes à des millions ou des milliards d'années-lumièreannées-lumière, il a aussi pointé son grand miroirmiroir sur Jupiter et sa lune potentiellement habitable, Europe. Là aussi, le résultat dépasse les attentes des astronomesastronomes.

Jupiter vue à travers la caméra Nircam du télescope spatial James-Webb. © Nasa, ESA, CSA, and B. Holler, J. Stansberry (STScI)

Les premières images de James-Webb dévoilées le 12 juillet, et inaugurant de fait la campagne scientifique du plus grand et plus puissant télescope spatial jamais lancé, nous ont émerveillés au fil de leurs découvertes mardi. Il y a tellement de choses à dire pour chacune d'entre elles, des confins de l'UniversUnivers revisités - « l’image la plus profonde de l’Univers jamais obtenue » -, à la nébuleuse planétairenébuleuse planétaire de l'anneau austral, en passant par une nébuleuse avec ses « reliefs » sidérants de détails, et sans parler des galaxies entremêlées du Quintette de Stefan, où l'on peut même voir des étoilesétoiles individuelles... Bref, des images déjà iconiques. Un bond en avant impressionnant dans les détails obtenus grâce à ses instruments pour des objets cosmiques distants de plusieurs dizaines de milliers d'années-lumière... à plusieurs milliards d'années-lumière. Et « this is just the beginning ! » (ce n'est que le début), ont répété les astrophysiciens qui ont participé à leurs présentations en direct par la Nasa.

De beaux détails des bandes nuageuses de Jupiter sur cette image prise par l'instrument NIRCam du télescope spatial James-Webb. Le grand ovale blanc près du bord de Jupiter, à droite, est bien sûr l'anticyclone de la Grande Tache rouge, deux fois plus grand que la Terre. La petite tache sombre à sa droite est l'ombre d'Europe. © Nasa, ESA, CSA, and B. Holler, J. Stansberry (STScI)

Et maintenant, Jupiter !

Autre surprise et beauté inscrite le 12 juillet dans les archives Mikulski de la STSI (Space Telescope Science Institute) dans le cadre de la mise en service de James-Webb, un objet familier et tout proche : Jupiter. Les astronomes sont ravis et ne cachent pas leur admiration pour la qualité des images et des données obtenues.

Sur ces deux images de Jupiter obtenues avec la NIRCam (filtre 2,12 microns à gauche et 3,23 microns à droite) de James-Webb, on distingue le très fin anneau de Jupiter, de la brume, la lune galiléenne Europe, et les petites Thèbes et Métis. © Nasa, ESA, CSA, and B. Holler, J. Stansberry (STScI)

Curieux de voir ce que cela donnerait d'observer un corps céleste aussi proche et brillant, ils n'ont pas été déçus : ces portraits de la plus grosse planète du Système solaireSystème solaire laissent voir en effet ses très discrets anneaux (image de NIRCam), la lune Europe et les petites Métis et Thèbes. « Les images de Jupiter dans les filtres à bande étroite ont été conçues pour fournir de belles images de l'ensemble du disque de la planète, mais la richesse des informations supplémentaires sur les objets très faibles (Métis, Thèbe, l'anneau principal, les brumesbrumes) dans ces images prises avec environ une minute d'exposition a été une très agréable surprise », raconte John Stansberry, qui s'occupe de l'instrument NIRCam.

En ce qui concerne Europe, un des quatre satellites galiléens de Jupiter (visibles dans des jumelles), on voit également son ombre projetée sur Jupiter, juste à gauche de la célèbre Grande Tache rouge. Ce satellite potentiellement habitable qui abrite un océan global sous une épaisse écorce de glace sera une cible privilégiée pour les astronomes qui espèrent bien scruter et étudier ses panaches de vapeur d’eau avec le télescope spatial. « Je pense que c'est juste l'une des choses les plus cool que nous pourrons faire avec ce télescope dans le Système solaire », lance Stefanie Milam, chercheuse en sciences planétaires au GSFC (Goddard Space Flight CenterGoddard Space Flight Center) de la Nasa.

James-Webb n'a pas fini de nous étonner et les images scientifiques de l'Univers vont pleuvoir pour notre plus grand plaisir, nous montrant des structures et des objets que nous n'avions encore jamais vus.