L’équipe des télescopes Webb et Keck pour un regard sans précédent sur la lune Titan de Saturne – “Tout simplement extraordinaire!”

Le matin du samedi 5 novembre, une équipe internationale de scientifiques planétaires s’est réveillée avec un grand plaisir avec les premières images Webb de

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Saturne[{“attribute=””>Saturnla plus grande lune, Titan. Ici, le chercheur principal Conor Nixon et d’autres sur l’observation du temps garanti (GTO) programme 1251 L’équipe utilisant Webb pour étudier l’atmosphère et le climat de Titan décrit ses premières réactions à la vue des données.

La plus grande lune de Saturne, Titan, est la seule lune du système solaire avec une atmosphère dense, et c’est aussi le seul corps planétaire autre que la Terre qui a actuellement des rivières, des lacs et des mers. Contrairement à la Terre, cependant, le liquide à la surface de Titan est composé d’hydrocarbures, notamment de méthane et d’éthane, et non d’eau. Son atmosphère est remplie d’une brume épaisse qui obscurcit la lumière visible se reflétant sur la surface.

Nous avions attendu des années pour utiliser la vision infrarouge de Webb pour étudier l’atmosphère de Titan, y compris ses modèles météorologiques fascinants et sa composition gazeuse, et également voir à travers la brume pour étudier les caractéristiques d’albédo (taches lumineuses et sombres) à la surface. L’atmosphère de Titan est incroyablement intéressante, non seulement en raison de ses nuages ​​de méthane et de ses tempêtes, mais aussi en raison de ce qu’elle peut nous dire sur le passé et l’avenir de Titan, y compris s’il a toujours eu une atmosphère. Nous avons été absolument ravis des premiers résultats.

Sebastien Rodriguez, membre de l’équipe de l’Université Paris Cité, a été le premier à voir les nouvelles images et a alerté le reste d’entre nous par e-mail : “Quel réveil ce matin (heure de Paris) ! Plein d’alertes dans ma boite mail ! Je suis allé directement sur mon ordinateur et j’ai immédiatement commencé à télécharger les données. A première vue, c’est tout simplement extraordinaire ! Je pense que nous voyons un nuage ! Heidi Hammel, responsable du projet Webb Solar System GTO, de l’Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA), a eu une réaction similaire : “Fantastique ! J’adore voir le nuage et les marques d’albédo évidentes. J’attends donc avec impatience les spectres ! Félicitations, tous !!! Merci!”

Évolution des nuages ​​sur Titan sur 30 heures entre le 4 novembre et le 6 novembre 2022, vue par Webb NIRCam (à gauche) et Keck NIRC-2 (à droite). L’hémisphère arrière de Titan vu ici tourne de gauche (aube) à droite (soir) vu de la Terre et du Soleil. Le nuage A semble tourner dans la vue tandis que le nuage B semble se dissiper ou se déplacer derrière le membre de Titan (autour de l’hémisphère qui nous fait face). Les nuages ​​ne durent pas longtemps sur Titan ou sur Terre, donc ceux vus le 4 novembre peuvent ne pas être les mêmes que ceux vus le 6 novembre. L’image NIRCam a utilisé les filtres suivants : Bleu=F140M (1,40 microns), Vert=F150W (1,50 microns), Rouge = F200W (1,99 microns), Luminosité = F210M (2,09 microns). L’image Keck NIRC-2 utilisée : Rouge = He1b (2,06 microns), Vert = Kp (2,12 microns), Bleu = H2 1-0 (2,13 microns). Crédit : NASA, ESA, CSA, Observatoire WM Keck. A. Païen (STScI). Science : Équipe Webb Titan GTO

Commence alors une journée d’activité frénétique. En comparant différentes images capturées par la caméra proche infrarouge de Webb (NIRCam), nous avons rapidement confirmé qu’un point lumineux visible dans l’hémisphère nord de Titan était en fait un gros nuage. Peu de temps après, nous avons remarqué un deuxième nuage. La détection des nuages ​​est passionnante car elle valide les prédictions de longue date des modèles informatiques sur le climat de Titan, selon lesquelles les nuages ​​se formeraient facilement dans l’hémisphère nord moyen à la fin de l’été lorsque la surface est réchauffée par le Soleil.

Nous avons alors réalisé qu’il était important de savoir si les nuages ​​bougeaient ou changeaient de forme, ce qui pourrait révéler des informations sur le flux d’air dans l’atmosphère de Titan. Nous avons donc rapidement contacté des collègues pour demander des observations de suivi à l’aide de l’observatoire Keck à Hawai’i ce soir-là. Notre équipe Webb Titan dirige Conor Nixon de

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribut=””>NASA[{“attribute=””>NASA‘s Goddard Space Flight Center a écrit à Imke de Pater à

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>UniversitédeCalifornieBerkeley[{“attribute=””>UniversityofCaliforniaBerkeley, et Katherine de Kleer du California Institute of Technology (Caltech), qui ont une grande expérience de l’utilisation de Keck : « Nous venons de recevoir nos premières images de Titan de Webb, prises hier soir. Très excitant! Il semble y avoir un gros nuage, nous pensons au-dessus de la région polaire nord près de Kraken Mare. Nous nous interrogeons sur une observation de suivi de réponse rapide sur Keck pour voir toute évolution dans le cloud ? »

Après des négociations avec le personnel du Keck et les observateurs qui devaient déjà utiliser le télescope ce soir-là, Imke et Katherine ont rapidement mis en file d’attente une série d’observations. Le but était de sonder Titan de sa stratosphère à la surface, pour essayer d’attraper les nuages ​​que nous avons vus avec Webb. Les observations ont été un succès ! Imke de Pater a commenté: “Nous craignions que les nuages ​​ne disparaissent lorsque nous avons regardé Titan deux jours plus tard avec Keck, mais à notre plus grand plaisir, il y avait des nuages ​​aux mêmes positions, semblant avoir changé de forme.”

Après avoir obtenu les données de Keck, nous nous sommes tournés vers des experts en modélisation atmosphérique pour nous aider à les interpréter. L’un de ces experts, Juan Lora de

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>UniversitédeYale[{“attribute=””>YaleUniversity, a fait remarquer : « Excitant en effet ! Je suis content que nous voyions cela, car nous prévoyons une bonne activité dans les nuages ​​pour cette saison ! Nous ne pouvons pas être sûrs que les nuages ​​du 4 novembre^e et 6^e sont les mêmes nuages, mais ils sont une confirmation des conditions météorologiques saisonnières.

L’équipe a également collecté des spectres avec le spectrographe proche infrarouge de Webb (NIRSpec), qui nous donne accès à de nombreuses longueurs d’onde qui sont bloquées pour les télescopes au sol comme Keck par l’atmosphère terrestre. Ces données, que nous analysons toujours, nous permettront de vraiment sonder la composition de la basse atmosphère et de la surface de Titan d’une manière que même le

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Cassini[{“attribute=””>Cassini vaisseau spatial ne pouvait pas, et pour en savoir plus sur ce qui cause la caractéristique lumineuse vue au-dessus du pôle sud.

Nous attendons d’autres données Titan de NIRCam et NIRSpec ainsi que nos premières données de l’instrument infrarouge moyen de Webb (MIRI) en mai ou juin 2023. Les données MIRI révéleront une partie encore plus grande du spectre de Titan, y compris certaines longueurs d’onde que nous avons jamais vu avant. Cela nous donnera des informations sur les gaz complexes dans l’atmosphère de Titan, ainsi que des indices cruciaux pour déchiffrer pourquoi Titan est la seule lune du système solaire avec une atmosphère dense.

Maël Es-Sayeh, étudiant diplômé de l’Université Paris Cité, attend particulièrement ces observations avec impatience : « J’utiliserai les données de Webb dans ma thèse de doctorat, c’est donc très excitant d’obtenir enfin les vraies données après des années de simulations. . J’ai hâte de voir ce qui arrivera dans la deuxième partie l’année prochaine !

à propos des auteurs

• Conor Nixon, est un scientifique planétaire au centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt, Maryland, et est chercheur principal sur le Webb Cycle 1 Guaranteed Time Observation programme 1251.
• La co-investigatrice Heidi Hammel est une scientifique planétaire. Elle est vice-présidente pour la science chez AURA et dirige le groupe scientifique du système solaire JWST.
• Co-Investigator Sébastien Rodriguez is a planetary scientist at the Institut de Physique du Globe de Paris at the Universite Paris Cité, in France.
• Imke de Pater est professeur émérite d’astronomie à l’Université de Californie à Berkeley et dirige l’équipe d’observation de Keck Titan.
• Katherine de Kleer est professeure adjointe de sciences planétaires et d’astronomie à Caltech à Pasadena, en Californie, et est membre de l’équipe d’observation de Keck Titan.
• Juan Lora est professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes à l’Université de Yale à New Haven, Connecticut.
• Maël Es-Sayeh is a graduate student in planetary sciences at Institut de Physique du Globe de Paris of the Universite Paris Cité, in France.

Noter: Cet article met en évidence les données de la science Webb en cours, qui n’ont pas encore été soumises au processus d’examen par les pairs.