Les premières images étonnantes du télescope spatial James Webb ont été révélées cette semaine, mais son voyage de découverte cosmique ne fait que commencer.
Voici un aperçu des deux premiers projets qui tireront parti des puissants instruments de l’observatoire orbital.
Les premières étoiles et galaxies
L’une des grandes promesses du télescope est sa capacité à étudier la phase la plus ancienne de l’histoire cosmique, peu après le Big Bang, il y a 13,8 milliards d’années.
Plus les objets sont éloignés de nous, plus il faut de temps pour que leur lumière nous parvienne, et donc regarder dans l’univers lointain revient à regarder dans le passé profond.
“Nous allons nous replonger dans ce temps le plus ancien pour voir les premières galaxies qui se sont formées dans l’histoire de l’univers”, a expliqué l’astronome Dan Coe, de l’Institut scientifique du télescope spatial, spécialisé dans l’univers primitif.
Les astronomes ont jusqu’à présent remonté 97% du chemin jusqu’au Big Bang, mais “nous ne voyons que ces minuscules taches rouges lorsque nous regardons ces galaxies qui sont si lointaines”.
“Avec Webb, nous pourrons enfin voir à l’intérieur de ces galaxies et voir de quoi elles sont faites”.
Alors que les galaxies d’aujourd’hui ont la forme de spirales ou d’ellipses, les premiers éléments constitutifs étaient “agglutinés et irréguliers”, et Webb devrait révéler des étoiles plus anciennes et plus rouges, ressemblant davantage à notre Soleil, qui étaient invisibles pour le télescope spatial Hubble.
Coe a deux projets Webb à venir : l’observation de l’une des galaxies les plus lointaines connues, MACS0647-JD, qu’il a découverte en 2013, et Earendel, l’étoile la plus lointaine jamais détectée, qui a été découverte en mars de cette année.
Alors que le public a été séduit par les images étonnantes de Webb, qui sont prises dans l’infrarouge parce que la lumière du cosmos lointain s’est étirée dans ces longueurs d’onde au fur et à mesure de l’expansion de l’univers, les scientifiques sont tout aussi enthousiastes sur la spectroscopie.
L’analyse du spectre lumineux d’un objet révèle ses propriétés, notamment sa température, sa masse et sa composition chimique – en fait, la science légale de l’astronomie.
La science ne sait pas encore à quoi ressembleront les premières étoiles, qui ont probablement commencé à se former 100 millions d’années après le Big Bang.
“Nous pourrions voir des choses très différentes”, a déclaré Coe – des étoiles dites de “Population III” qui, selon la théorie, étaient beaucoup plus massives que notre propre Soleil et “vierges”, c’est-à-dire composées uniquement d’hydrogène et d’hélium.
Elles ont fini par exploser en supernovae, contribuant à l’enrichissement chimique cosmique qui a créé les étoiles et les planètes que nous voyons aujourd’hui.
Certains doutent que ces étoiles vierges de Population III soient un jour retrouvées – mais cela n’empêche pas la communauté astronomique d’essayer.
Quelqu’un sur place ?
Les astronomes ont gagné du temps sur Webb grâce à un processus de sélection compétitif, ouvert à tous, quel que soit le stade de leur carrière.
Olivia Lim, doctorante à l’Université de Montréal, n’a que 25 ans. “Je n’étais même pas née quand les gens ont commencé à parler de ce télescope”, a-t-elle déclaré à l’AFP.
Son objectif est d’observer les planètes rocheuses de taille à peu près terrestre qui tournent autour d’une étoile nommée Trappist-1. Elles sont si proches les unes des autres que depuis la surface de l’une, on pourrait voir les autres apparaître clairement dans le ciel.
“Le système Trappist-1 est unique”, explique Lim. “Presque toutes les conditions qui s’y trouvent sont favorables à la recherche de la vie en dehors de notre système solaire”.
En outre, trois des sept planètes de Trappist-1 se trouvent dans la “zone habitable” Goldilocks, ni trop proche ni trop éloignée de leur étoile, ce qui permet d’atteindre les températures adéquates pour que de l’eau liquide existe à leur surface.
Le système est “seulement” à 39 années-lumière de nous – et nous pouvons voir les planètes transiter devant leur étoile.
Cela permet d’observer la chute de luminosité que produit le passage devant l’étoile, et d’utiliser la spectroscopie pour en déduire les propriétés planétaires.
On ne sait pas encore si ces planètes ont une atmosphère, mais c’est ce que Lim cherche à découvrir. Si c’est le cas, la lumière traversant ces atmosphères sera “filtrée” par les molécules qu’elle contient, laissant des signatures pour Webb.
Le gros lot pour elle serait de détecter la présence de vapeur d’eau, de dioxyde de carbone et d’ozone.
Trappist-1 est une cible tellement privilégiée que plusieurs autres équipes scientifiques ont également obtenu du temps pour les observer.
Trouver des traces de vie là-bas, si elles existent, prendra encore du temps, selon Lim. Mais “tout ce que nous faisons cette année sont des étapes vraiment importantes pour atteindre ce but ultime.”
