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Le 12 juillet 2022, les premières images du télescope spatial James Webb étaient montrées. Depuis, chaque nouvelle publication enchante et fascine spécialistes et grand public. Après un an de fonctionnement, voici une rétrospective de quelques résultats déjà obtenus avec ce télescope hors du commun.
Rappelez-vous : après son lancement réussi le 25 décembre 2021 par une fusée Ariane 5 depuis la base guyanaise de Kourou, il avait fallu environ un mois au télescope spatial James Webb pour atteindre sa destination finale et près de six mois supplémentaires pour qu’il soit entièrement opérationnel. Le 12 juillet 2022, les premières images étaient publiées et leur fantastique qualité montraient que l’instrument est même plus performant que prévu !
Depuis, les publications se succèdent. Et si certains résultats sont parfois un peu techniques, lorsqu’il s’agit d’images, l’ébahissement est souvent au rendez-vous. Car rappelons-le, le télescope spatial James Webb sonde l’Univers dans les longueurs d’onde infrarouges, un monde invisible à nos yeux. Après un traitement approprié, c’est donc une somme colossale d’informations inédites qui arrive aux scientifiques… Charge à eux de les exploiter, mais aussi de les rendre accessibles au grand public !
Pour cette première année de fonctionnement du télescope James Webb, voici une sélection de douze publications (une par mois) ainsi que quelques-unes des découvertes qu’elles nous enseignent.
La première image du télescope spatial James Webb se devait évidemment de marquer les esprits. Pour cela, les scientifiques ont choisi de réitérer l’extraordinaire vue que nous avait offert le télescope Hubble sur la jeunesse de l’Univers, en pointant un champ de galaxies très éloignées de nous (souvent appelé le Hubble deep field). Et en seulement une journée, le télescope James Webb a largement surpassé son grand frère spatial qui doit poser jusqu’à plusieurs semaines pour obtenir le même résultat !
Cette image est vertigineuse à bien des égards. D’abord parce qu’elle couvre la surface d’un grain de sable lorsqu’on le regarde à bout de bras. Mais aussi parce qu’elle met en évidence des milliers de galaxies dans ce champ minuscule. Ou encore parce qu’elle montre notre Univers alors qu’il n’avait que 100 millions d’années (il est âgé de 13,8 milliards d’années actuellement). Vertigineux !
Voici une image de Jupiter comme nous en voyons rarement : en effet, le télescope James Webb dispose uniquement d’instruments sensibles dans l’infrarouge, une gamme de longueurs d’ondes invisibles pour l’œil humain. C’est le proche infrarouge qui est ici mis en valeur grâce à trois filtres spécialisés de sa caméra NIRCam : les longueurs d’ondes les plus longues sont représentées en rouge et celles qui sont plus courtes sont visibles en bleu.
Les bandes nuageuses claires proches de l’équateur, les petites taches blanches aux latitudes plus élevées ainsi que la Grande tache rouge qui apparaît ici en blanc sont en fait des structures atmosphériques avec des nuages très élevés en altitude, explique la scientifique Heidi Hammel, chargée des observations du Système solaire avec le télescope spatial. Un autre intérêt de cette image se trouve aux deux pôles de la planète : on voit deux grandes zones rouge-orangées qui sont des aurores polaires au-dessus de l’atmosphère gazeuse de la planète géante. Quant aux lueurs vertes situées un peu plus bas en latitude, il s’agit de brumes tourbillonnant autour des pôles.
La galaxie IC5332 se trouve à 29 millions d’années-lumière, dans la constellation australe du Sculpteur. Grâce à l’instrument MIRI du télescope spatial James Webb qui est sensible dans l’infrarouge moyen, les scientifiques peuvent enfin étudier sa structure interne, qui est cachée par la poussière lorsqu’on l’observe dans la lumière visible.
L’image fournie par MIRI révèle un immense canevas de structures gazeuses, qui fait un peu penser à une toile d’araignée. Ces structures sont disposées selon le même schéma que les bras de la galaxie qu’on peut voir en lumière visible et qui font parfaitement face à la Terre. En combinant cette image à celles déjà réalisées dans les lumières visible et ultraviolette, les scientifiques complètent de façon très intéressante les données dont ils disposent pour étudier cette galaxie.
L’image des Piliers de la création prise par le télescope spatial Hubble en 2014 est aussi emblématique que son champ de galaxies lointaines (le Hubble deep field). C’est sans doute pourquoi il était difficile de résister à l’envie de tourner le télescope spatial James Webb dans la même direction ! Et voici le résultat comparatif de cette sublime région de l’espace : à gauche, l’image du télescope Hubble dans le visible et à droite, celle du télescope James Webb.
Ce champ de gaz et de poussières aux couleurs incroyables tant dans la lumière visible qu’en infrarouge, est une pouponnière d’étoiles très active. Et c’est pour cela que pointer le télescope James Webb est intéressant : sa sensibilité dans l’infrarouge facilite la mise en évidence de jeunes étoiles cachées par les poussières. Les scientifiques peuvent ainsi dénombrer plus fidèlement le nombre d’étoiles de cette pouponnière et ainsi, mieux comprendre leur processus de formation.
Au cœur de ce sablier se trouve une étoile en devenir. Un amas de gaz qui attire peu à peu la matière environnante, se comprime et devient plus chaud. À terme, cette chaleur sera tellement importante qu’une réaction de fusion nucléaire se déclenchera : l’étoile sera née ! Mais pour l’heure, elle n’en est pas encore là.
En attendant, grâce à la sensibilité dans l’infrarouge du télescope James Webb, il est possible de voir ce qui se passe à proximité : la ligne sombre en plein centre du sablier correspond au disque de poussières entourant la future étoile. Une partie de cette matière alimente l’étoile, mais plus tard, il est également possible qu’elle s’agglutine en planètes. Cette vue suscite l’intérêt des scientifiques car ils estiment qu’on voit ici un complexe étoile-planètes en formation similaire à notre Système solaire…
Mais au fait, quelle est l’origine de ce joli cône multicolore ? Il s’agit des deux zones de gaz et de poussières éclairées par la protoétoile : celle-ci éclaire au-dessus et en dessous, à l’identique de deux faisceaux de lampe torche. En effet, là où se trouve le disque sombre de poussière, la lumière ne passe pas et le gaz situé au-delà n’est donc pas éclairé. Les zones bleues du sablier contiennent de fines poussières alors que les zones orangées ont des poussières plus grosses.
Dans la galaxie NGC7469 située dans la constellation de Pégase, la formation de nouvelles étoiles est intense. Mais dans la lumière visible, il est difficile de quantifier cette activité car les étoiles sont cachées par la poussière.
Mais grâce aux instruments infrarouge du télescope James Webb, on peut passer derrière ce rideau occultant. En l’occurrence, cette image nous montre une spirale de jeunes étoiles (en orange-rouge) autour du centre de la galaxie. Ce centre abrite un noyau galactique très actif en raison de la présence d’un trou noir, qui en attirant la matière environnante, l’échauffe et le rend lumineux. Cette activité est aussi la raison de l’intense formation de nouvelles étoiles. D’ailleurs, le centre de la galaxie est si brillant qu’une aigrette de diffraction (l’étoile à huit branches de couleur rouge) s’est formée en réalisant l’image.
Dioxyde de carbone, ammoniac, méthane : autant de molécules que l’on considère comme utiles à l’apparition de la vie. Ce sont ces molécules que le télescope spatial James Webb a trouvé dans ce nuage froid et sombre, nommé Chamaeleon I et situé à 630 années-lumières de nous.
Pourquoi est-ce intéressant ? Parce qu’on a l’habitude de considérer que ces molécules primordiales se sont formées après la naissance des étoiles. Or, des étoiles se forment dans ce nuage : dioxyde de carbone, ammoniac et méthane se sont donc formées avant elles ! Encore un nouveau sujet d’étude pour les scientifiques travaillant sur les données du télescope James Webb…
L’amas globulaire M92 est un amas globulaire facile à voir dans un télescope d’amateur. Situé dans la constellation d’Hercule, il est distant de 27 000 années-lumière et est constitué de milliers de vieilles étoiles, dont certaines font partie des plus anciennes de la Voie lactée (M92 se trouve en périphérie proche de notre galaxie).
Si le télescope James Webb a été pointé sur cet amas globulaire, c’est pour démontrer sa capacité à séparer les étoiles les unes des autres grâce à ses instruments. En effet, M92 est un amas d’étoiles extrêmement dense ! Sur cette image, les plus petits points sont des étoiles très faibles en luminosité qui n’avaient pas pu être vues auparavant.
Dans ce champ montrant des dizaines de galaxies lointaines, les scientifiques ont localisé un effet de lentille gravitationnelle qui a pour conséquence que nous pouvons voir trois fois un même trio de galaxies, mais à des moments différents !
C’est un gros amas de galaxies situé devant le trio de galaxies qui génère l’effet de lentille gravitationnelle, en raison de sa très forte masse et de la gravité qu’il génère. La lumière du trio est déformée et déviée autour de l’amas de galaxies, mais pas de façon uniforme, si bien que les trois zooms encadrés de blanc à droite montrent le trio à des temps différents :
– l’image du milieu montre qu’une supernova (nommée AT 2022riv) y est visible ;
– l’image du bas montre le même groupe de galaxies 320 jours plus tard, alors que la supernova a déjà disparu ;
– l’image du haut montre le trio 1000 jours après l’image du milieu.
Les anneaux entourant la planète gazeuse Uranus sont difficiles à saisir, seuls la sonde Voyager 2 (qui est passée tout près en 1986) et le télescope terrestre Keck situé à Hawaï avaient déjà réussi à mettre en évidence les plus faibles d’entre-eux. Maintenant, c’est au tour du télescope spatial James Webb de nous montrer onze des treize anneaux que compte la planète.
Uranus a une position particulière sur son orbite qu’elle parcourt en 84 ans : elle y est comme couchée, si bien que l’on pourrait dire qu’elle « roule » dessus ! Cela a pour conséquence que nous pouvons voir ses pôles facilement à certaines périodes. C’est le cas actuellement : l’image ci-dessus montre ainsi son pôle nord, qui correspond à la large zone blanche à droite du globe. Quant aux deux petites taches blanches à gauche et en haut au centre du globe, il s’agit de nuages.
C’est autour de Fomalhaut, étoile située dans la constellation du Poisson austral et visible à l’œil nu, qu’une triple ceinture d’astéroïdes et de poussières est mise en évidence pour la première fois par le télescope James Webb grâce à son instrument MIRI (qui explore l’infrarouge moyen). La ceinture externe, située à plus de 23 milliards de kilomètres de l’étoile, avait déjà été détectée précédemment, mais pas les deux ceintures internes.
Ce triple anneau suscite l’intérêt des scientifiques, car ils avaient précédemment photographié pour la première fois une exoplanète en 2008 autour de cette étoile, grâce au télescope spatial Hubble. Or, l’exoplanète a depuis disparu, et on détecte maintenant ce triple anneau de poussières et de petits corps. Les scientifiques pensent donc avoir affaire à un système solaire en formation. Il est en effet admis que lorsque les premières planètes se forment, elles sont bombardées par des corps plus petits, ce qui génère énormément de poussières et de débris qui s’accumulent en anneaux autour de l’étoile.
Sur cette image se trouvent deux galaxies. La première, en bleu et au centre, est située à environ 3 milliards d’années-lumière de nous. Elle est alignée avec une autre galaxie située bien plus loin, à 12 milliards d’années, que nous voyons sous la forme d’un anneau rouge-orangé. En effet, la très forte gravité de la galaxie la plus proche détourne et amplifie la lumière de la galaxie en arrière-plan, nous la faisant apparaître sous la forme de cet anneau : on parle d’effet de lentille gravitationnelle.
En pointant cet alignement de galaxies, le télescope James Webb y a détecté les plus anciennes molécules organiques jamais mises en évidence : elles sont de couleur orangée sur l’image. En étant situées à cette distance, cela signifie que ces molécules existaient alors que l’Univers était âgé de moins d’un milliard et demi d’années. Cette détection montre que la chimie complexe a commencé à se produire bien plus tôt dans l’histoire de l’Univers que ce que nous pensions jusque là.
Conçu pour fonctionner au moins 5 ans et demi, le télescope spatial James Webb n’en est qu’au début de ses découvertes. Si vous souhaitez prendre connaissance de tous les résultats présents et futurs du télescope James Webb, visitez régulièrement le site de la mission (en anglais) sur lequel on retrouve aussi les images et les explications ci-dessus.
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