Il n’est pas exagéré de dire que le télescope spatial James Webb (JWST) représente une nouvelle ère pour l’astronomie moderne.
Lancé le 25 décembre dernier et pleinement opérationnel depuis juillet, le télescope offre des aperçus de l’univers qui nous étaient inaccessibles auparavant. Comme le télescope spatial Hubble, le JWST est dans l’espace, il peut donc prendre des photos avec des détails époustouflants sans les distorsions de l’atmosphère terrestre.
Cependant, alors que Hubble est en orbite autour de la Terre à une altitude de 540 km, le JWST est 1500000 kilomètres de distance, bien au-delà de la lune. De cette position, loin des interférences de la chaleur réfléchie de notre planète, il peut collecter la lumière de tout l’univers jusque dans la partie infrarouge du spectre électromagnétique.
Cette capacité, combinée au miroir plus grand du JWST, aux détecteurs de pointe et à de nombreuses autres avancées technologiques, permet aux astronomes de revenir sur les premières époques de l’univers.
Au fur et à mesure que l’univers s’étend, il étire la longueur d’onde de la lumière qui se dirige vers nous, ce qui rend les objets plus éloignés plus rouges. À des distances suffisamment grandes, la lumière d’une galaxie est entièrement déplacée de la partie visible du spectre électromagnétique vers l’infrarouge. Le JWST est capable de sonder ces sources de lumière depuis les temps les plus reculés, il y a près de 14 milliards d’années.
Le télescope Hubble continue d’être un excellent instrument scientifique et peut voir à des longueurs d’onde optiques là où le JWST ne le peut pas. Mais le télescope Webb peut voir beaucoup plus loin dans l’infrarouge avec une plus grande sensibilité et netteté.
Découvrons dix images qui ont démontré la puissance stupéfiante de cette nouvelle fenêtre sur l’univers.
1. Alignement du miroir terminé
Malgré des années de tests sur le terrain, un observatoire aussi complexe que le JWST nécessitait une configuration et des tests approfondis une fois déployé dans le froid et l’obscurité de l’espace.
L’une des tâches les plus importantes consistait à déplier et à aligner les 18 segments de miroir hexagonaux à une fraction de longueur d’onde de lumière. En mars, La NASA a publié la première image (centré sur une étoile) du miroir entièrement aligné. Bien qu’il ne s’agisse que d’une image d’étalonnage, les astronomes l’ont immédiatement comparée aux images existantes de cette partie du ciel, avec une excitation considérable.
2. Spitzer contre MIRI
Cette première image, prise alors que toutes les caméras étaient focalisées, démontre clairement le changement radical dans la qualité des données que JWST apporte par rapport à ses prédécesseurs.
À gauche, une image du télescope Spitzer, un observatoire infrarouge spatial doté d’un miroir de 85 cm ; à droite, le même champ de l’infrarouge moyen de JWST Caméra MIRI et miroir de 6,5 m. La résolution et la capacité à détecter des sources beaucoup plus faibles sont présentées ici, avec des centaines de galaxies visibles qui ont été perdues dans le bruit de l’image de Spitzer. C’est ce qu’un plus grand miroir situé dans l’obscurité la plus profonde et la plus froide peut faire.
3. La première image d’amas de galaxies
L’amas de galaxies avec le nom prosaïque de SMACS J0723.3–7327 était un bon choix pour les premières images en couleur rendue publique du JWST.
Le champ est rempli de galaxies de toutes formes et couleurs. La masse combinée de cet énorme amas de galaxies, à plus de 4 milliards d’années-lumière, plie l’espace de telle manière que la lumière provenant de sources éloignées en arrière-plan est étirée et amplifiée, un effet connu sous le nom de lentille gravitationnelle.
Ces galaxies d’arrière-plan déformées peuvent être clairement vues sous forme de lignes et d’arcs sur cette image. Le champ est déjà spectaculaire dans les images Hubble (à gauche), mais l’image proche infrarouge JWST (à droite) révèle une richesse de détails supplémentaires, y compris des centaines de galaxies lointaines trop faibles ou trop rouges pour être détectées par son prédécesseur.
4. Quintette de Stephan
Ces images dépeignent un groupe spectaculaire de galaxies connu sous le nom de Quintette de Stephan, un groupe qui a intéresse depuis longtemps les astronomes étudier la façon dont les galaxies en collision interagissent gravitationnellement.
A gauche on voit la vue Hubble, et à droite la vue infrarouge moyen JWST. L’encart montre la puissance du nouveau télescope, avec un zoom avant sur une petite galaxie en arrière-plan. Dans l’image de Hubble, nous voyons des régions de formation d’étoiles brillantes, mais ce n’est qu’avec le JWST que la structure complète de cette galaxie et des galaxies environnantes se révèle.
5. Les piliers de la création
Les soi-disant piliers de la création sont l’une des images les plus célèbres de toute l’astronomie, prise par Hubble en 1995. Il a démontré la portée extraordinaire d’un télescope spatial.
Il représente une région de formation d’étoiles dans la nébuleuse de l’Aigle, où le gaz et la poussière interstellaires constituent la toile de fond d’une pépinière stellaire regorgeant de nouvelles étoiles. L’image de droite, prise avec le La caméra proche infrarouge de JWST (NIRCam), démontre un autre avantage de l’astronomie infrarouge : la capacité de regarder à travers le voile de poussière et de voir ce qui se cache à l’intérieur et à l’arrière.
6. La protoétoile « sablier »
Cette image représente un autre acte de création galactique dans la Voie lactée. Cette structure en forme de sablier est un nuage de poussière et de gaz entourant une étoile en train de se former, une protoétoile appelée L1527.
Uniquement visible dans l’infrarouge, un « disque d’accrétion » de matière tombant (la bande noire au centre) permettra éventuellement à la protoétoile de rassembler suffisamment de masse pour commencer à fusionner de l’hydrogène, et une nouvelle étoile naîtra.
Pendant ce temps, la lumière de l’étoile encore en formation illumine le gaz au-dessus et au-dessous du disque, donnant la forme d’un sablier. Notre vision précédente de cela venait de Spitzer; la quantité de détails est une fois de plus un énorme bond en avant.
7. Jupiter en infrarouge
La mission du télescope Webb comprend l’imagerie des galaxies les plus éloignées depuis le début de l’univers, mais il peut également regarder un peu plus près de chez nous.
Bien que JWST ne puisse pas regarder la Terre ou les planètes internes du système solaire, car il doit toujours faire face au soleil, il peut regarder vers l’extérieur les parties les plus éloignées de notre système solaire. Cette image proche infrarouge de Jupiter en est un bel exemple, alors que nous regardons profondément dans la structure des nuages et des tempêtes de la géante gazeuse. La lueur des aurores aux pôles nord et sud est obsédante.
Cette image était extrêmement difficile à réaliser en raison du mouvement rapide de Jupiter dans le ciel par rapport aux étoiles et de sa rotation rapide. Le succès a prouvé la capacité du télescope Webb à suivre extrêmement bien des cibles astronomiques difficiles.
8. La galaxie fantôme
Ces images de la soi-disant Galaxie fantôme ou M74 révèlent la puissance de JWST non seulement comme le dernier et le plus grand des instruments astronomiques, mais comme un complément précieux à d’autres grands outils. Le panneau du milieu combine ici la lumière visible de Hubble avec l’infrarouge de Webb, nous permettant de voir comment la lumière des étoiles (via Hubble) et le gaz et la poussière (via JWST) façonnent ensemble cette galaxie remarquable.
Une grande partie de la science JWST est conçue pour être combinée avec les vues optiques de Hubble et d’autres images pour tirer parti de ce principe.
9. Une galaxie super lointaine
Bien que cette galaxie – la petite tache rouge sur l’image de droite – ne soit pas parmi les plus spectaculairement pittoresques que notre univers ait à offrir, elle est tout aussi intéressante scientifiquement.
Cet instantané date de l’époque où l’univers n’avait que 350 millions d’années, ce qui en fait l’une des toutes premières galaxies à s’être formées. Comprendre les détails de la croissance et de la fusion de ces galaxies pour créer des galaxies comme notre propre Voie lactée 13 milliards d’années plus tard est une question clé, et une avec de nombreux mystères restants, faisant des découvertes comme celle-ci très recherchées.
C’est aussi une vision que seul le JWST peut atteindre. Les astronomes ne savaient pas trop à quoi s’attendre ; une image de cette galaxie prise avec Hubble semblerait vierge, car la lumière de la galaxie est étirée loin dans l’infrarouge par l’expansion de l’univers.
10. Cette mosaïque géante d’Abell 2744
Cette image (cliquez ici pour une vue complète) est une mosaïque (de nombreuses images individuelles assemblées) centrée sur l’amas géant de galaxies Abell 2744, familièrement connu sous le nom de « Amas de Pandora ». Le nombre et la variété des sources que le JWST peut détecter sont ahurissants ; à l’exception d’une poignée d’étoiles de premier plan, chaque point lumineux représente une galaxie entière.
Dans une parcelle de ciel sombre pas plus grande qu’une fraction de la pleine lune, il y a des milliers de galaxies, ce qui rappelle vraiment l’échelle de l’univers que nous habitons. Les astronomes professionnels et amateurs peuvent passer des heures à parcourir cette image à la recherche de bizarreries et de mystères.
Au cours des prochaines années, la capacité de JWST à regarder si profondément et si loin dans l’univers nous permettra de répondre à de nombreuses questions sur la façon dont nous sommes devenus. Tout aussi passionnantes sont les découvertes et les questions que nous ne pouvons pas encore prévoir. Lorsque vous soulevez le voile du temps comme seul ce nouveau télescope peut le faire, ces inconnues inconnues sont certaines d’être fascinantes.
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.