James Webb 2022 : le télescope a-t-il découvert la galaxie la plus ancienne ?

"James Webb 2022 : le télescope a-t-il découvert la galaxie la plus ancienne ?"

James Webb 2022 : le télescope a-t-il découvert la galaxie la plus ancienne ? JAMES WEBB. La galaxie GLASS-z13 a été observée par le télescope spatial James Webb. Il s'agirait de la plus vieille galaxie jamais observée par l'humanité, mais son âge exact n'a pas encore été vérifié.

[Mis à jour le 22 juillet 2022 à 10h34] Le Télescope spatial James Webb, qui explore actuellement les profondeurs de l'Univers à la recherche des premières galaxies formées après le big bang il y a 13,8 milliards d'années, a peut-être découvert la plus lointaine galaxie jamais vue par l'humanité. Nommée GLASS-z13, la galaxie a été observée par l'instrument NIRCam de James Webb, telle qu'elle était seulement environ 300 millions d'années après le Big Bang, "soit 100 millions d'années de moins que le précédent record observé", a déclaré Rohan Naidu du Centre d'astrophysique Smithson d'Harvard. "Le JWST a potentiellement battu des records, repérant une galaxie qui existait lorsque l'Univers n'avait que 300 millions d'années", a commenté James O'Donoghue, planétologue et membre de la Jaxa (agence spatiale japonaise). 

L'information a été révélée mercredi 20 juillet par le média NewScientist puis jeudi 21 juillet sur Twitter par Rohan Naidu, un étudiant diplômé en astronomie à l'université de Harvard, auteur d'une étude analysant les données issues des premières observations du télescope James Webb. "Nous avons potentiellement sous les yeux la lumière stellaire la plus éloignée que quiconque ait jamais vue", explique-t-il à l'AFP. Mais si l'âge de cette galaxie doit être encore vérifiée par ses pairs, de nombreux astronomes se félicitent déjà de cette découverte. On peut voir dans le tweet l'image prise avec une longue durée d'exposition, avec la technologie de l'infrarouge :

Lancé dans l'espace il y a environ six mois, le télescope James Webb situé à 1,5 million de kilomètres de la Terre offre aux astronomes la possibilité de faire de grandes découvertes sur la formation des galaxies, les exoplanètes, les trous noirs ou encore les premiers instants de la naissance de l'Univers. Produit d'une collaboration entre les agences spatiales américaine, européenne et canadienne, le télescope spatial James Webb est équipé d'instruments extrêmement performants qui en font le télescope spatial le plus puissant jamais conçu. Il prend la relève du télescope spatial Hubble placé en orbite autour de la Terre en 1990 et pourrait révolutionner le domaine de l'astronomie en apportant de nombreuses réponses aux grandes questions que pose l'Univers. Revenons sur les débuts de la mission de ce télescope aux ambitions démesurées, les premiers clichés qu'il a récoltés, mais également sur ses objectifs et son fonctionnement.

Quelles photos du télescope James Webb ?

Le 12 juillet 2022, quatre images du télescope James Webb ont été diffusées sur le compte Twitter du NASA Webb Telescope. Les clichés sont impressionnants par leur qualité, les couleurs et les détails qu'on peut y voir. 

Tout d'abord, la photo ci-dessous représente la nébuleuse planétaire de l'Anneau Austral (NGC 3132) située à environ 2 000 années-lumière de la Terre. Au centre de cet immense nuage de gaz en expansion, une étoile mourante gît, capturée par deux instruments du télescope James Webb, NIRCam à gauche et Miri à droite :

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Comparaison de la nébuleuse de l'anneau sud dans la lumière proche infrarouge (L) et la lumière infrarouge moyen (R) par le télescope spatial James Webb de la NASA. © NASA, ESA, CSA, STScI /CHINENOUVELLE/SIPA

Le télescope spatial James Webb a également capturé la nébuleuse de la Carène, située à environ 7 600 années-lumière de notre planète. C'est un nuage de gaz riche en formation d'étoiles. La photo en montre des centaines jamais vues auparavant ainsi que des galaxies en arrière-plan, et des structures encore inconnues à ce jour :

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Nébuleuse de la Carène par le télescope spatial James Webb de la NASA. © NASA, ESA, CSA, STScI / CHINE NOUVELLE/SIPA

Cette seconde image est une composition de clichés des instruments NIRCam et Miri qui représente "Le Quintette de Stephan", un groupement compact de 5 galaxies dont 4 sont bien visibles, situé à environ 290 millions d'années-lumière de la Terre, dans la constellation de Pégase.

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Quintette de Stephan par le télescope spatial James Webb de la NASA. © NASA, ESA, CSA, STScI / CHINE NOUVELLE/SIPA

Le Quintette de Stephan a été ci-dessous observée par le seul instrument Miri du télescope spatial James Webb :

"Ces images sont extraordinaires, avec une profondeur et une finesse des détails encore jamais obtenues avec les précédents observatoires terrestres et spatiaux, comme le Hubble. Les premiers résultats montrent une sensibilité remarquable, de l'ordre de 6 à 10 fois plus importante qu'auparavant. Cela permet soit d'observer, enfin, des objets très lointains comme des galaxies primordiales, soit de mieux voir des objets plus proches de nous mais très faiblement lumineux, comme des étoiles ou planètes en formation (...) Concrètement, en termes de détails, c'est un peu comme passer d'un tableau impressionniste au style réaliste" a confié Olivier Berné, astrophysicien au CNRS et responsable d'un des programmes d'observation sur ce télescope, dans un entretien du journal du CNRS.

Quelle est la première image du télescope James Webb ?

Après plusieurs mois de tests et de calibrage des instruments du télescope James Webb, le cliché tant attendu a été révélé aux yeux du monde le lundi 11 juillet à 23h par le président américain Joe Biden. L'image est spectaculaire et montre des galaxies formées peu après le Big Bang, il y a plus de 13 milliards d'années :

Il s'agit de l'amas de galaxies SMACS 0723, tel qu'il était 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 dont la lumière a mis 13 milliards d'années à nous parvenir" rapporte Science et Avenir. Le télescope James Webb va donc permettre aux chercheurs d'étudier des structures qui n'ont jamais été vues auparavant.

Ces structures sont invisibles pour nous, mais pas pour le télescope spatial le plus puissant du monde capable de percevoir des longueurs d'onde auxquelles nos yeux sont insensibles. La NASA a indiqué qu'il s'agit là de "l'image infrarouge la plus profonde et la plus claire jamais prise de l'Univers jusqu'ici". Cette photographie marque le début d'un long travail de recherche pour les astronomes, à la découverte des origines de l'Univers et de la formation des galaxies.

Quelle est la date de lancement du télescope James Webb ?

Lancé le 25 décembre 2021, après 30 ans d'études et de conception, le télescope spatial James Webb a atteint sa destination un mois plus tard, le 24 janvier 2022 : le "point de Lagrange L2", une zone très stable du système solaire. La précision de son décollage à bord d'une fusée Ariane 5 a été une telle réussite que la NASA a décidé de prolonger la durée de la mission de 5 ans alors que le télescope venait à peine d'entamer son transit vers sa position finale. 6 mois plus tard, le déploiement des différents instruments qui composent le télescope s'est déroulé sans encombre, permettant à la NASA de lancer officiellement la mission d'exploration spatiale de ce bijou de technologie qui fait l'objet de grandes attentes de la part de la communauté scientifique.

Au côté de la NASA, des agences partenaires de la mission - l'agence spatiale européenne (ESA) et l'agence spatiale canadienne (ASC) - ont participé à la conception de différents instruments embarqués sur le télescope James Webb et l'agence européenne s'est également chargée du lancement du télescope à bord d'une fusée Ariane 5.

Quelle est l'orbite de James Webb ?

Après son lancement à bord d'une fusée Ariane 5, le télescope James Webb a rejoint son emplacement final. Il se trouve désormais en orbite autour du point de Lagrange 2. Il tourne donc autour de cet emplacement, mais également autour du Soleil en suivant le mouvement de la Terre.

Pourquoi James Webb se situe au point de Lagrange ?

Après son décollage suivi d'un voyage d'un mois, le télescope James Webb s'est placé en orbite autour d'un point du système solaire que l'on appelle "point de Lagrange L2". Ce point est situé dans l'alignement du Soleil et de la Terre et permet au télescope de rester fixe par rapport à ces deux objets. Ce point a été choisi pour sa stabilité, grâce à laquelle le télescope n'aura pas besoin de dépenser beaucoup d'énergie pour garder sa position.

Cet emplacement est également une manière de conserver les instruments du télescope au frais puisqu'il est situé derrière la Terre par rapport au Soleil. Cette position ne suffit pourtant pas à maintenir tous ses outils à une température suffisamment basse. C'est pourquoi le télescope dispose également d'un immense pare-soleil pour garder ses instruments à l'abri de la chaleur.

Quel est l'objectif du télescope James Webb ?

Le télescope James Webb doit remplir différents objectifs au cours de sa mission d'une durée initiale de 5 ans, mais qui pourrait être étendue à 10 ans. Tout d'abord, James Webb va observer les premières galaxies, apparues juste après le Big Bang. Il va donc remonter le temps pour comprendre la formation de ces structures et leur diversité. Le télescope étudiera également les exoplanètes et s'intéressera plus spécifiquement à leur atmosphère, à la recherche de biosignatures, c'est-à-dire d'indices de traces de vie potentielles au sein des composés de l'atmosphère des planètes. Enfin, il gardera un œil sur un objet bien plus proche de nous, le trou noir Sagittarius A situé au centre de notre galaxie, la Voie Lactée. Il devrait ainsi collecter des données qui viendront compléter celles du réseau de télescopes qui avait produit la première image de ce trou noir en mai 2022.

Comment fonctionne James Webb ?

Véritable bijou de technologie, le télescope James Webb est équipé d'un immense miroir de 6,5 mètres de diamètre qui concentre la lumière qu'il reçoit. Quatre instruments différents captent ensuite ce rayon lumineux et l'analysent. Ces instruments sont des caméras et des spectromètres, des outils capables de détecter et d'analyser la lumière infrarouge, invisible pour nos yeux. C'est grâce à cette technologie que le télescope pourra notamment étudier de lointaines galaxies formées peu de temps après le Big Bang.

Ces instruments nécessitent toutefois une température ambiante extrêmement basse pour fonctionner sans que la chaleur de ses instruments ou de l'environnement ne fausse les résultats. Le télescope James Webb a donc été équipé en conséquence. Un pare-soleil de la taille d'un terrain de tennis a été conçu pour protéger l'ensemble des outils de mesure.

La taille inédite de ce télescope a été un véritable casse-tête pour le loger dans la coiffe de la fusée Ariane 5 à bord de laquelle il a quitté la Terre. Le miroir est donc composé de 18 segments pliés qui se sont déployés une fois dans l'espace avec une précision remarquable.

Quelle longueur d'onde utilise le télescope James Webb ?

Le télescope James Webb étudie la lumière dans des longueurs d'onde allant de 0,6 à 28 micromètres, c'est-à-dire dans l'infrarouge moyen et proche. C'est une partie de la lumière que l'œil humain ne perçoit pas mais qui permet de détecter des objets très lointains et froids comme les premières galaxies qui se sont formées juste après le Big Bang.

Quelle est la vitesse de James Webb ?

James Webb se trouve en orbite autour du point de Lagrange 2, à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Il évolue autour de ce point à une vitesse d'environ 1 kilomètre par seconde. Il effectue ainsi le tour du point de Lagrange en 6 mois. Parallèlement, le télescope accompagne la Terre dans son mouvement autour du Soleil. Il effectue donc un tour du Soleil en 365 jours, comme notre planète.

Quel est l'intérêt du télescope James Webb par rapport au télescope Hubble ?

Hubble est un télescope spatial extrêmement performant qui a permis de découvrir un très grand nombre de galaxies et d'obtenir des clichés totalement inédits de nombreuses nébuleuses et autres objets célestes. Alors qu'il ne devait durer qu'une dizaine d'années, Hubble continue, 30 ans plus tard à nous transmettre des images spectaculaires et à améliorer notre connaissance de l'Univers. "L'un des exploits les plus durables de Hubble est le fait d'avoir porté les merveilles de l'univers à la connaissance du grand public" estime Kenneth Sembach, directeur du Space Telescope Science Institute dans le magazine National Geographic.

Depuis les années 90, les technologies ont largement évoluées et la conception moderne de James Webb en fait un instrument aux ambitions plus grandes encore que celles de son prédécesseur. Alors que Hubble se trouve en orbite autour de la Terre, James Webb a été positionné à 1,5 million de kilomètres de notre planète. Grâce à ce positionnement et à ses instruments de pointe, il gagne en précision et pourra observer des objets plus anciens encore. Il pourra également apporter des détails sur les structures découvertes par Hubble, comme la nébuleuse de la Carène photographiée par Hubble puis par le télescope James Webb.

D'un point de vue technique, les deux télescopes spatiaux sont sans commune mesure. Le télescope James Webb est équipé du plus grand miroir qui ait jamais été envoyé dans l'espace. Avec 6,5 mètres de diamètre, ce dernier est 3 fois plus grand que celui de Hubble. Son pare-soleil est également d'une taille inégalée puisqu'il mesure 22 mètres par 12, soit 4 fois la superficie de celui de Hubble.

Qui a fabriqué le télescope James Webb ?

Le télescope James Webb a été fabriqué par deux constructeurs américains : Northrop Grumman et Ball entre 2009 et 2021. Il a été conçu par trois agences spatiales partenaires sur le projet : la NASA (l'agence spatiale américaine), l'ESA (l'agence spatiale européenne) ainsi que l'ASC (l'agence spatiale canadienne). Chaque agence a équipé le télescope avec un ou plusieurs instruments de sa conception. C'est ainsi que la France a mis au point MIRI, un des quatre instruments qui détecteront les galaxies lointaines.

Qui a financé James Webb ?

Le coût final du télescope James Webb est à la hauteur des ambitions démesurées de sa mission. Estimé au début du projet à environ 500 millions de dollars, le projet aura finalement coûté 10 milliards de dollars américains, ce qui équivaut à 9 milliards d'euros. Ce budget colossal a été partiellement pris en charge par l'agence canadienne et l'agence spatiale européenne.

Pourquoi le télescope s'appelle James Webb ?

Le nom du télescope a été choisi pour rendre hommage à un administrateur de la NASA, James Edwin Webb. Il occupait ses fonctions entre 1961 et 1968 pendant le programme Apollo de l'agence américaine qui avait pour ambition de poser un homme sur la Lune. Sa responsabilité dans la réussite du programme est largement admise au sein de la NASA.

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