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Astronomie. Les premières images du télescope spatial James Webb

Lundi, la toute première image du télescope James Webb a été dévoilée. C’était la première image aussi lointaine et nette de l’univers jamais faite. Sur cette image on peut voir le groupe de galaxies SMACS 0723. Le mardi 12, d’autres images ont suivi, présentées par la NASA, l’ESA (Agence Spatiale Européenne), et l’ASC (Agence Spatiale Canadienne).

mercredi 13 juillet

Le président américain Joe Biden a présenté la première image du télescope spatial, dont la technologie est la plus avancée à ce jour. La présentation s’est poursuivie mardi 12 juillet avec des images d’autres objets cosmiques. La présentation a été effectuée par la NASA en collaboration avec l’ESA (l’Agence Spatiale Européenne) et l’ASC (l’Agence Spatiale Canadienne).

Ces images ont suscité une grande émotion dans la communauté scientifique et étaient très attendues depuis le lancement du télescope dans l’espace en décembre, lancement qui avait été retardé plusieurs fois. Le niveau de détails et d’informations qu’est capable de fournir la technologie du télescope James Webb représente une révolution spatiale et sera capable de nous fournir une connaissance approfondie et sans précédent du fonctionnement de l’univers.

Les objets célestes présentés dans ces premières images sont les suivants :

SMACS 0723 : la première image publiée n’a nécessité qu’une journée de travail pour ce nouveau télescope, alors qu’il a fallu des semaines à Hubble pour obtenir une image similaire. Il s’agit d’un groupe galactique massif dont les effets gravitationnels sur la lumière (ils forment une lentille gravitationnelle) amplifient la lumière des objets situés derrière lui, ce qui permet d’obtenir des informations sur les galaxies les plus lointaines et les moins brillantes qui n’avaient jamais été détectées avant. L’image est une véritable machine à remonter le temps puisqu’on peut observer nettement des galaxies formées il y 13,8 milliards d’années, soit au commencement de l’univers. D’autres champs profonds avec des temps de pose plus longs seront réalisés pour effectuer une datation plus précise de ces galaxies par rapport au Big Bang.

La toute première image du James-Webb montre un champ profond dont certaines galaxies sont âgées de plus de 13 milliards d’années. © Nasa, ESA, CSA / STScI

La nébuleuse de Carène : l’une des nébuleuses les plus brillantes du ciel, située à environ 7600 années-lumière dans la constellation de Carène. Elle contient de nombreuses étoiles beaucoup plus massives que notre Soleil.

Dans la nébuleuse de la Carène, focus sur NGC 3324, une région riche en formation d’étoiles. Comparaison entre l’image du télescope Hubble (en haut) et du James Webb (en bas) © Nasa, ESA, CSA, STScI, and the Webb ERO Production Team

Le spectre de l’exo-planète WASP-96 b : Le télescope James-Webb ne fournit pas seulement des images. Il est muni de l’instrument NIRISS, un système d’observation qui utilise l’infrarouge pour réaliser des spectres d’une précision sans précédent. Le but de ce spectre pour la planète WASP-96 b était avant tout de tester la puissance de NIRISS. Ici, il s’agit du spectre d’une exoplanète géante gazeuse, dont la masse est environ la moitié de celle de Jupiter, découverte en 2014 en dehors du système solaire, située à environ 1150 années-lumière.

Spectre de l’exoplanète WASP-96 b. © Nasa, ESA, CSA, STScI, et the Webb ERO Production Team

La nébuleuse de l’anneau austral (NGC 3132) : également connue sous le nom de nébuleuse de la huitième étoile, il s’agit d’une nébuleuse planétaire qui, malgré son nom, n’est pas associée à des planètes, mais fait référence à un nuage de gaz et de poussière stellaire entourant une étoile dans l’une des dernières étapes de son développement. Elle est située à environ 2000 années-lumière de la Terre.

La nébuleuse de l’anneau austral (NGC 3132), observée par deux instruments. À gauche, l’image a été réalisée par NIRCam tandis que celle de droite par Miri. © Nasa, ESA, CSA, STScI, et the Webb ERO Production Team

Le Quintette de Stephan : il s’agit d’un groupe de cinq galaxies en conflit gravitationnel. Leur proximité les condamne à réaliser une « danse cosmique », et elles rentreront en collision plusieurs fois dans le futur. Le niveau de détail de cette image est impressionnant. Elle fournit des informations sans précédents sur la manière dont les gaz galactiques sont affectés par l’interaction de plusieurs galaxies. Elles se trouvent à environ 290 millions d’années-lumière dans la constellation de Pégase.

Le Quintette de Stephan est situé dans la constellation de Pégase. © Nasa, ESA, CSA, STScI, et the Webb ERO Production Team

À propos du James Webb

Il a été lancé dans l’espace le 25 décembre 2021 et a pour objectif d’étudier chaque phase de l’histoire cosmique, du système solaire jusqu’aux galaxies les plus lointaines. Il possède un miroir de 6,5 mètres composé de 18 segments hexagonaux. Des centaines d’ingénieurs et de scientifiques de 300 universités, organisations et entreprises de 15 pays ont participé à sa construction. Il a été piloté par la NASA en collaboration avec l’Agence Spatiale Européenne et l’Agence Spatiale Canadienne.

Une technologie pionnière lui permet de déployer cet énorme miroir segmenté. Lors du lancement, tous les miroirs étaient repliés sur eux-mêmes grâce aux 18 segments en hexagones, puis il a fallu le déplier et l’aligner une fois dans l’espace et une fois qu’il était dans la bonne orbite.

Il gravitera autour du Soleil, sur une orbite appelée le deuxième point de Lagrange (L2), à 1,5 millions de kilomètres de la terre. Il s’agit d’un endroit de l’espace où le simple comportement gravitationnel entre les deux corps garantit que le satellite restera dans la même position relative entre eux. C’est-à-dire qu’il tournera autour du soleil, mais qu’il lui tournera toujours le dos. Il est ainsi beaucoup plus facile de calibrer les instruments, mais aussi de les protéger.

Que va-t-il observer ?

Regarder au loin, c’est regarder dans le passé. La lumière voyage à une vitesse qui, bien que très rapide (environ 300 000 kilomètres par seconde), n’est pas infinie. Cela signifie que si un objet se trouve à une distance que la lumière met 1 milliard d’années à parcourir, ce que nous verrons est le corps tel qu’il était lorsqu’il l’a émise, il y a 1 milliards d’années. C’est la clé pour pouvoir essayer de comprendre les débuts de l’univers, la formation des premières étoiles et galaxies il y a environ 13,8 milliards d’années (qui est la limite observable de l’univers).

Un autre point essentiel est que la lumière est une onde électromagnétique qui se propage dans le vide, et comme toute onde, elle possède certaines propriétés qui la caractérisent, parmi lesquelles ce que l’on appelle la longueur d’onde. Nos yeux sont sensibles à une certaine longueur d’onde (la lumière que l’on voit effectivement), mais des capteurs peuvent être construits pour détecter des longueurs d’onde en dehors de la gamme visible. En raison de l’expansion de l’univers, la lumière des objets les plus éloignés se situe dans ce que l’on appelle la gamme infrarouge, invisible à l’œil nu. L’une des nouveautés de ce télescope (que n’a pas son petit frère le télescope Hubble) est que ses capteurs permettent de capter la lumière infrarouge avec une résolution jusqu’alors inconnue. Il permet de mesurer toute la gamme de longueur d’onde en une seule prise de vue (qui se présentera sous forme de spectre).

Le télescope sera également utile pour observer l’univers proche, comme les planètes, obtenir des informations sur leur évolution et les comparer avec d’autres exoplanètes qui se trouvent dans ce que l’on appelle la zone habitable (zone où les conditions sont réunies pour que l’eau existe à l’état liquide et donc potentiellement pouvant accueillir une forme de vie) de leur étoile.

Leurs images révéleront certainement de nombreuses informations qui nous permettront de comprendre un peu mieux l’univers dans lequel nous vivons et dont nous faisons partie, mais soulèveront certainement aussi de nombreuses nouvelles questions qui nécessiteront des recherches supplémentaires.



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