Les premières images en couleur du télescope spatial James Webb publiées mardi n’ont pas déçu. Le télescope, désormais opérationnel, a fourni des images de nébuleuses lumineuses, de galaxies dansantes et de systèmes stellaires très éloignés avec une résolution jamais vue auparavant.
Les scientifiques étaient tout aussi impressionnés que le grand public.
“Ma réaction n’était pas du tout professionnelle”, a déclaré Jacob Bean, un astronome qui étudie les exoplanètes à l’Université de Chicago, lors d’une interview. The Independent. “Juste accablé et soufflé par le niveau de détail, la richesse des détails que vous avez vu dans ces images”.
Mais les images n’étaient pas seulement destinées à communiquer le sublime.
Bien que les cinq images publiées mardi aient été des expositions relativement rapides destinées à montrer au monde ce que Webb peut faire, elles ont néanmoins fourni des informations scientifiquement utiles qui ont aiguisé l’appétit de la communauté astronomique pour des observations plus rigoureuses. Les informations contenues dans un spectre de lumière provenant de l’atmosphère de l’exoplanète Wasp-96b font déjà saliver le Dr Bean, qui attend avec impatience ce que Webb fera pour son domaine d’étude.
“Il va vraiment faire exploser ce domaine des atmosphères d’exoplanètes”, a-t-il déclaré.
Bien que le président américain Joe Biden ait présenté en avant-première l’une des images de Webb lundi soir, la Nasa a présenté l’ensemble des cinq premières observations publiques de Webb lors d’une diffusion en direct sur Internet mardi matin. Il s’agit notamment de la première image du champ profond de Webb, l’image la plus profonde de l’univers prise jusqu’à présent, des images des brillantes nébuleuses de Carina et de l’anneau austral, d’une collection de galaxies lointaines piégées dans une danse gravitationnelle serrée connue sous le nom de quintette de Stephan, et du spectre Wasp-96b.
Toutes ces observations mettent en évidence des aspects de la mission de Webb, qui comprend l’étude de l’évolution des premières galaxies, la formation des étoiles et des planètes, ainsi que l’étude d’autres planètes et la recherche de signes de vie sur celles-ci.
L’image du champ profond de Webb n’aurait pas été possible sans un télescope dans l’espace aussi grand que Webb, qui possède un miroir primaire de 6,5 mètres de diamètre, contre 2,4 mètres pour le télescope spatial Hubble.
Pour créer l’image, le Webb a pointé son miroir massif vers une minuscule parcelle d’espace sombre de la taille d’un grain de sable tenu à bout de bras et a pris 12,5 heures d’exposition. L’image qui en résulte, composée de milliers de galaxies semblables à des pierres précieuses, révèle que certaines d’entre elles se trouvent à 13,1 milliards d’années-lumière de la Terre.
La première image Webb en champ profond montre des galaxies situées à 13,1 milliards d’années-lumière.
(Nasa)
“Les objets très rouges vous indiquent qu’il s’agit de galaxies très lointaines”, a déclaré le Dr Bean. “Tout ce qui est rouge dans ce type d’image vous indique que c’est assez vieux, que c’est très lointain”.
C’est parce que la lumière des objets les plus éloignés de l’univers a été étirée au fil du temps, ces ondes lumineuses étant étirées par l’expansion de l’univers lui-même sur des milliards d’années. Au fur et à mesure que la longueur d’onde de la lumière s’est allongée, elle est passée de la gamme de la lumière visible à l’extrémité infrarouge du spectre – Webb est un télescope purement infrarouge, et un télescope extrêmement sensible, pour cette raison.
Cependant, même les instruments finement réglés et l’énorme miroir de Webb ne pouvaient pas résoudre les galaxies les plus éloignées vues dans l’image du champ profond sans aide.
En regardant de près l’image, vous pouvez voir une certaine distorsion dans les formes des galaxies autour du centre. Ceci est dû au fait que Webb s’est concentré sur SMACS 0723, un amas de galaxies plus proche de la Terre, à un peu plus de 4 milliards d’années-lumière.
La gravité de l’amas massif de galaxies agit comme une lentille, courbant et amplifiant la lumière des galaxies beaucoup plus éloignées derrière l’amas. Grâce à cette technique, connue sous le nom de lentille gravitationnelle, les scientifiques utiliseront bientôt Webb pour remonter bien plus loin dans le temps. Idéalement, ils pourront remonter jusqu’à 200 millions d’années après le Big Bang, afin de saisir la formation des toutes premières galaxies du cosmos.
La nébuleuse de Carina est un vaste nuage de gaz et de poussière, et une pouponnière d’étoiles naissantes située à environ 7 600 années-lumière de la Terre, dans la constellation australe de Carina. L’image de Webb de la nébuleuse de la Carène se concentre sur une partie de la plus grande nébuleuse connue sous le nom de NGC 3324, ou les “falaises cosmiques” en raison de sa ressemblance avec une ligne d’horizon montagneuse. Cependant, les plus hauts sommets de l’image mesurent sept années-lumière. C’est plus long que la distance entre la Terre et l’étoile la plus proche, Proxima.Centauri.
L’image de Webb de la nébuleuse de Carina révèle des étoiles naissantes
(Nasa)
L’image de la nébuleuse de la Carène a été créée en fusionnant les données prises par la caméra proche infrarouge du télescope (NIRCam) et l’instrument infrarouge moyen (Miri), qui ont révélé des aspects de la nébuleuse cachés dans les observations précédentes de Hubble. L’ajout du Miri révèle de jeunes étoiles avec des disques de formation de planètes qui apparaissent roses ou rougeâtres, ainsi que des jets de gaz qui s’écoulent.
Contrairement à Carina, la nébuleuse de l’anneau austral n’est pas une pouponnière d’étoiles, mais une maison de repos stellaire, les couches incandescentes de gaz et de poussière expulsées par une étoile mourante au centre de la nébuleuse planétaire. Située à environ 2 500 années-lumière de la Terre, Webb a observé la nébuleuse avec ses deux instruments NIRCam Miri, chacun révélant des détails différents.
Webb a capturé des images de la nébuleuse de l’Anneau Austral en lumière proche infrarouge (à gauche) et infrarouge moyen (à droite).
(NASA, ESA, CSA, STScI, et L’E)
L’imagerie NIRCam met en évidence les étoiles brillantes et la stratification complexe du gaz de la nébuleuse, tandis que l’image Miri montre clairement que deux étoiles sont en orbite l’une autour de l’autre au centre de la nébuleuse. L’étoile la moins brillante est sur son lit de mort et est la source du gaz de la nébuleuse, tandis que l’étoile la plus brillante est plus jeune, mais elle finira par partager le sort de l’étoile la plus ancienne et apportera son propre gaz à la nébuleuse.
Le gaz et la poussière libérés par les nébuleuses planétaires peuvent finalement faire partie d’autres étoiles ou de leurs planètes.
Le quintette de Stephan est un regroupement de cinq galaxies vu de la Terre. Seules quatre de ces galaxies sont relativement proches les unes des autres, à environ 290 millions d’années-lumière de la Terre, la cinquième galaxie de premier plan n’étant située qu’à 40 millions d’années-lumière. Une image beaucoup moins détaillée du quintet de galaxies est apparue dans le film de vacances américain mettant en vedette Jimmy Stewart, “It’s a Wonderful Life”.
L’image de Webb – la plus grande du télescope jusqu’à présent et composée de 1 000 fichiers d’images distincts – montre comment la gravité des quatre galaxies proches et en interaction génère des ondes de choc et attire les étoiles et les gaz les uns des autres. Les instruments de Webb ont également révélé l’éjection de matière du trou noir supermassif situé au centre d’une galaxie, un trou noir qui se nourrit activement et dégage une énergie équivalente à 40 milliards de soleils.
“Ces grandes mosaïques d’images de galaxies et de nébuleuses révèlent tellement de détails fins que je pense qu’elles vont vraiment nous renseigner sur la physique de ces objets”, a déclaré le Dr Bean. The Independentafin de comprendre ce qui motive ce que nous voyons là-bas”.
Pourtant, l’image Webb qui a le plus enthousiasmé le Dr Bean n’était pas une vaste nébuleuse ou une galaxie lointaine, mais le spectre de l’exoplanète Wasp-96b, le motif généré par l’observation de la lumière des étoiles filtrant à travers l’atmosphère de la planète. Comme différentes molécules absorbent différentes longueurs d’onde de la lumière, un spectre peut renseigner les scientifiques sur la composition chimique d’objets lointains.
Le spectre de Webb pour l’exoplanète Wasp-96b, le spectre d’exoplanète le plus détaillé jamais réalisé, montre de nombreuses caractéristiques de vapeur d’eau.
(Nasa)
“Ce qui est particulier dans ce spectre, c’est que l’on voit très clairement, à l’œil nu, les bosses et les ondulations du spectre qui sont dues à la vapeur d’eau”, a déclaré le Dr Bean. Hubble et d’autres instruments ont déjà détecté de la vapeur d’eau dans les spectres d’exoplanètes, mais “il y a tellement plus d’informations, il y a des bosses et des ondulations plus subtiles qui pourraient être dues à d’autres espèces chimiques.”
C’est le spectre le plus détaillé d’une exoplanète jamais collecté, a ajouté le Dr Bean, et il a été collecté de manière beaucoup plus décontractée que les prochains spectres d’exoplanètes pris dans le cadre de recherches scientifiques.
“Nous allons affiner ces spectres. Nous allons le faire pour beaucoup d’autres planètes. Nous allons élargir la gamme de longueurs d’onde, afin de pouvoir voir beaucoup plus d’espèces chimiques que l’eau”, a-t-il déclaré. “À long terme, nous pourrons peut-être rechercher des signes de vie dans les atmosphères des exoplanètes, tout cela en utilisant ce type de technique qui a été utilisée pour produire un spectre de Wasp-96b.”
Le Dr Bean a étudié les exoplanètes pendant plus d’une décennie en attendant le jour où Webb commencerait enfin à scruter l’espace. Il se réjouit de faire partie d’un groupe important qui étudie déjà le spectre de Wasp-96b. Mais aussi passionnantes que puissent être les réalisations techniques qui ont conduit à ce moment et les moments de découverte scientifique à venir, il pense que Webb peut inspirer aux gens quelque chose de plus universel.
“Je pense que cela signifie quelque chose d’assez important au-delà de la science, à savoir ce que nous pouvons réaliser lorsque les gens trouvent un terrain d’entente et travaillent ensemble”, a déclaré le Dr Bean, notant que Webb est une collaboration entre des milliers de personnes, des scientifiques,d’ingénieurs et de gestionnaires de programmes, aux États-Unis, au Canada et à l’Agence spatiale européenne.
“Regardez ce que nous pouvons réaliser lorsque nous trouvons ce terrain d’entente et travaillons ensemble, ces magnifiques images de l’espace, une compréhension plus profonde de l’univers dans lequel nous vivons.”
