L’image la plus profonde et la plus nette de l’Univers à ce jour, enfin dévoilée par Webb

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La première image publiée par le télescope Webb montre l'amas de galaxies SMACS 0723 tel qu'il est apparu il y a 4,6 milliards d'années. | NASA, ESA, ASC et STScI
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L’attente est terminée ! 6 mois après son lancement le 25 décembre 2021, le télescope spatial James Webb a fourni, le 12 juillet, la première image de l’Univers, dévoilant (en partie) ses capacités extraordinaires. C’est le président Joe Biden qui a eu le privilège de la révéler. Il s’agit de l’image la plus profonde de l’Univers jamais obtenue. En d’autres termes, nous pouvons voir les galaxies les plus proches du Big Bang. Les scientifiques eux-mêmes se disent impressionnés du résultat. Mais la mission scientifique ne fait que commencer, les projets et les objectifs sont nombreux : comprendre l’origine de l’Univers ou même détecter une forme de vie ne sont que les exemples les plus fascinants.

Le télescope spatial James Webb est l’observatoire scientifique spatial le plus complexe et puissant jamais construit, après 20 ans d’études. Il fonctionne principalement dans l’infrarouge, et a été développé par la NASA avec la participation de l’Agence spatiale européenne et de l’Agence spatiale canadienne.

Avec les quatre instruments du télescope, conçus expressément pour détecter la lumière infrarouge, il est possible de voir à travers la poussière cosmique et examiner les objets célestes froids ou très lointains. Webb est en orbite autour du Soleil à 1 500 000 kilomètres de la Terre, à un endroit nommé point de Lagrange L2, point autour duquel il suit aussi une petite orbite. De par cette position éloignée, la vue du télescope Webb est complètement dégagée et il est possible d’observer les confins de l’Univers beaucoup plus profondément qu’avec le télescope spatial Hubble. Sans oublier le fait que le miroir principal de Webb (6,5 m) est beaucoup plus grand que celui de Hubble (2,4 m).

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C’est donc 6 mois après son lancement, son voyage jusqu’à sa destination et les réglages nécessaires à son déploiement et son fonctionnement, que la première image en couleur de l’Univers a été dévoilée par le président Joe Biden, lors d’un événement public à la Maison-Blanche à Washington. Lors de son allocution, le président a expliqué que l’image montre « la plus ancienne lumière documentée de l’histoire de l’Univers, d’il y a plus de 13 milliards — permettez-moi de le répéter —, plus de 13 milliards d’années. C’est même difficile à comprendre ».

L’image la plus profonde de l’Univers lointain

Le télescope spatial James Webb de la NASA a produit l’image infrarouge la plus profonde et la plus nette de l’univers lointain à ce jour. Elle montre des milliers de galaxies lointaines dans la constellation de Volans, dont la luminosité apparente est plus faible que toutes les galaxies observées auparavant. Bill Nelson, l’administrateur de la NASA, déclare dans un communiqué : « Le premier champ profond de Webb n’est pas seulement la première image en couleur du télescope spatial James Webb, c’est l’image infrarouge la plus profonde et la plus nette de l’univers lointain à ce jour. Cette image couvre une parcelle de ciel d’environ la taille d’un grain de sable tenu à bout de bras. Ce n’est qu’un petit morceau du vaste univers ». Néanmoins, cette image de l’amas de galaxies SMACS 0723 regorge de détails.

Il faut savoir que les galaxies situées très loin de la Terre ne peuvent être observées que dans l’infrarouge, car l’expansion de l’Univers a « déplacé leur lumière » hors de la partie visible du spectre électromagnétique. Ce champ profond, capturé par la caméra proche infrarouge de Webb (NIRCam), est en réalité composée de plusieurs images à différentes longueurs d’onde, totalisant 12,5 heures d’observation. Cette prouesse a permis d’atteindre des profondeurs aux longueurs d’onde infrarouges au-delà des champs les plus profonds du télescope spatial Hubble. Ce dernier avait d’ailleurs besoin de plusieurs semaines pour obtenir un résultat moins net et moins profond !

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Image de l’amas de galaxies SMACS 0723, affectueusement connu sous le nom de premier champ profond de Webb, capturé par sa caméra proche infrarouge (NIRCam), avec des flèches de boussole et une clé de couleur pour référence. © NASA, ESA, ASC, STScI

Ainsi, l’image montre l’amas de galaxies SMACS 0723 tel qu’il est apparu il y a 4,6 milliards d’années. La masse combinée de cet amas de galaxies agit comme une lentille gravitationnelle, grossissant des galaxies beaucoup plus éloignées derrière lui. La NIRCam de Webb a effectué la mise au point sur ces galaxies lointaines. Elles ont de petites structures de faible luminosité jamais observées auparavant, dont des amas stellaires et des éléments diffus. Certaines galaxies apparaissent courbées, et pourraient remonter à plus de 13 milliards d’années, presque jusqu’au Big Bang — il y a 13,8 milliards d’années.

Et maintenant ?

Après la publication des premières images, les premières observations scientifiques de Webb prendront place. Une partie du temps d’observation de Webb au cours de ses cinq premiers mois est consacrée au programme Early Release Science, qui sera immédiatement disponible pour la communauté astronomique afin qu’elle puisse en apprendre davantage sur les capacités de Webb et comment tirer le meilleur parti de ses instruments. Les 6 catégories scientifiques visées durant ces 5 mois de mise en route sont les galaxies et le milieu intergalactique ; les trous noirs massifs et leurs galaxies hôtes ; les planètes (dont celles en formation) ; le système solaire ; la physique stellaire et les populations stellaires.

Les astronomes qui ont travaillé au développement de Webb et de ses instruments ont garanti un partage du temps d’utilisation au cours de ses trois premiers cycles d’observation prévus entre différents programmes d’études, appelés « programmes General Observer ». Ces derniers exploreront notamment les observations de « champ profond » — le type d’observation à long cours sur une zone de ciel rendu célèbre par Hubble.

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Fractions de temps allouées lors du Cycle 1 de fonctionnement de Webb, par catégorie scientifique. © NASA et P. Jeffries (STScI)

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Des membres de la communauté de l’astronomie générale ont déjà postulé et été approuvés. Ces études marquent le début officiel des opérations scientifiques générales de Webb — le travail pour lequel il a été conçu. Les 286 propositions, sélectionnées en mars 2021, abordent une grande variété de domaines scientifiques et permettront aux astronomes d’utiliser Webb pour observer l’univers, analyser les données collectées et publier des articles scientifiques sur leurs découvertes.

Le Dr Thomas Zurbuchen, administrateur associé de la direction des missions scientifiques de la NASA, souligne dans un communiqué : « La première année d’observations de Webb offrira la première opportunité à un large éventail de scientifiques du monde entier d’observer des cibles particulières. La science étonnante qui sera partagée avec la communauté mondiale sera audacieuse et profonde ».

Au-delà de ce qui est déjà prévu pour Webb, il y a des découvertes inattendues que les astronomes ne peuvent anticiper. Par exemple, en 1990, lors du lancement du télescope spatial Hubble, l’énergie noire était totalement inconnue. Aujourd’hui, c’est l’un des domaines les plus passionnants de l’astrophysique. Que découvrira Webb ?

Source : Webb Telescope Space

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