D'impressionnantes images du télescope spatial James Webb dévoilées par la NASA

L'astronomie permet de déterminer des détails très spécifiques à propos de l'Univers, comme par exemple le fait que notre Soleil est composé à 91,2% d'hydrogène, ou qu'il y a de la vapeur d'eau dans l'atmosphère de WASP-39 b, une planète située à 700 années-lumière de nous.

Tout ceci est possible grâce à la spectroscopie. Le télescope spatial James Webb est capable de faire des analyses grâce à cette méthode scientifique basée sur l'étude de la couleur et de ses longueurs d'ondes, via son instrument NIRSpec, fourni par l'Agence spatiale européenne (ESA).

>> Animation du trajet de la lumière et son analyse dans NIRSpec (ESA):

La spectroscopie permet aux scientifiques d'identifier les gaz dans les atmosphères de planètes, ainsi que les minéraux à leur surface, de déterminer de quoi sont faites les étoiles et à quelle vitesse elles tournent, de détecter et de caractériser les mondes en orbite autour d'étoiles lointaines, de mesurer la température, la densité et la vitesse des gaz au centre d'une galaxie active.

Cette technique permet aussi de déduire la présence de trous noirs et de matière noire, de démêler les interactions entre des galaxies en collision et d'aider à calculer le taux d'expansion et l'âge de l'Univers.

>> La spectrographie permet d'identifier différents gaz :

>> Un document illustré bien documenté à consulter, à trouver sur le site de l'Observatoire de Haute-Provence: Comprendre le langage des étoiles

A noter que le télescope James Webb possède plusieurs instruments capables de faire de la spectroscopie. En plus de NIRSpec, il y a NIRISS, NIRCam et MIRI. Tous travaillent dans différentes longueurs d'ondes.

>> Le télescope spatial James Webb à manipuler en trois dimensions :

"James Webb Space Telescope" by ExplorNova Studio on Sketchfab

>> On retrouve la spectroscopie dans Tintin, avec l'album "L'Etoile Mystérieuse"! Voir ici: une activité documentaire à réaliser.

"C'est le cadeau de Noël qui vient avant Noël", se réjouit Didier Queloz sur le plateau du 19h30. "Tous les astronomes du monde sont actuellement très excités, parce que ce télescope, il est juste extraordinaire!" ajoute encore l'astrophysicien co-Prix Nobel de Physique 2019.

>> La première partie de l'interview du Prof. Didier Queloz :

Il rappelle que le JWST est fait pour voir les confins du Cosmos et commente la toute première photographie dévoilée par Joe Biden lundi soir: "Les galaxies sont tellement lointaines qu'elles sont distordues en des filaments: c'est parce que la lumière doit traverser une telle distance et est tellement perturbée par les autres galaxies qu'on ne voit pas, qu'elle va être dilatée, écrasée, retournée pour donner ces formes un peu étonnantes. On appelle cela des lentilles gravitationnelles et c'est typique des images extrêmement lointaines du fin fond de l'Univers".

"Webb est beaucoup plus gros que Hubble et va aller observer dans une couleur [ndlr. l'infrarouge] qui nous permet d'aller voir des galaxies encore plus lointaines", se réjouit-il.

>> La seconde partie de l'interview du Prof. Didier Queloz :

Didier Queloz rappelle qu'avec le JWST, on s'attend à voir la formation des premières galaxies: "C'est un moment critique dans l'Histoire de l'Univers, parce que les premières galaxies et les premières étoiles, c'est le moment où vont se former les composantes de la vie: l'oxygène, le carbone... Tous ces éléments sont formés dans les étoiles. On veut voir comment ça se passe et à quel moment ça se passe".

Résoudre des mystères?

Des parties mal connues de l'Univers seront aussi investiguées: "Des choses mystérieuses qu'on appelle la masse cachée. Ou aller sonder la manière dont l'Univers est en expansion, avec ce qu'on appelle l'énergie noire".

Le scientifique se réjouit aussi de pouvoir aller examiner des exomondes, son domaine de prédilection: "On va pouvoir mesurer les atmosphères de plus petite planètes – des mini-Neptunes ou des super-Terres. Et ça, c'est vraiment nouveau".

"On attend dix ans de découvertes absolument spectaculaires! Les images qu'on a vues, ce sont vraiment ce qu'on appellerait juste une mise-en-bouche. Le corps des résultats va venir ces prochaines années avec les programmes innombrables qui vont être menés avec ce télescope".

>> Le Téléjournal revient sur les premières images du JWST :

"C'est fabuleux de voir ces premières images après toutes ces années de stress et ces décennies de préparation pour cette mission extraordinaire", lance l'astrophysicien Daniel Schaerer: "Tout à l'air vraiment parfait pour le télescope au niveau technique. Ça va être un outil fabuleux", rajoute-t-il au micro de Forum.

Le professeur à l'Observatoire de Genève rappelle que l'histoire du James Webb Space Telescope a été compliquée, mais que depuis son lancement en décembre dernier, les bonnes nouvelles pleuvent: "Malgré plus de 3000 caps essentiels et critiques que la mission a dû passer, tout marche parfaitement bien, même mieux que les spécifications. L'optique est meilleure que le minimum nécessaire. Le télescope va manifestement pouvoir vivre et fonctionner beaucoup plus longtemps que ce qu'on pensait."

>> L'interview complète du prof. Daniel Schaerer dans Forum :

Pour Daniel Schaerer, ces images sont une "démonstration de la science". Mais il précise que ses collègues ont déjà plongé dessus pour les analyser: "Cela va nous permettre d'étudier plein de sujets en astrophysique et en astronomie. Des questions qui vont de l'étude de la composition chimique des planètes, des images directes d'exoplanètes, la formation des étoiles dans notre galaxie, à la formation des galaxies de façon plus générale dans l'Univers".

>> Comparer les images prises par le JWST et les mêmes prises par son prédécesseur, Hubble: WebbCompare

Les galaxies premières

Il y a aussi un objectif spécifique sur lequel ce scientifique travaille avec ses collègues à l'Université de Genève: "Trouver les toutes premières galaxies qui ont été formées après le Big Bang, voir comment elles ont grandi et comment tout cet Univers s'est mis en place après le Big Bang, il y a 13,8 milliards d'années".

"Tout le domaine est en ébulliton. Je reviens d'une conférence à Stockholm et tout le monde disait qu'on n'allait plus regarder l'Univers de la même façon. Ça va vraiment transformer le domaine!"

>> Les explications de Sophie Iselin dans Forum :

L'observation tant attendue

La suite, pour Daniel Schaerer et ses collègues tout autour du monde, c'est de passer à l'observation: le premier cycle commence.

"Tous les programmes ont déjà été sélectionnés il y a deux ans, de façon compétitive. A Genève, nous avons le lead, nous sommes en charge de cinq programmes avec James Webb. Certains de mes collègues vont avoir déjà des données au mois d'août. Nous, on aura des données en novembre, en mai de l'année prochaine. Concrètement, on se prépare pour tout ça: on va utiliser les données qui ont été prises maintenant pour s'entraîner et vérifier si nos logiciels sont bien en place et prêts pour analyser nos propres données".

L'astrophysicien note encore qu'il y a des données qui sont publiques et des programmes disponibles pour que les astronomes du monde entier puissent s'entraîner et faire des trouvailles: "Demain et après-demain, il y aura des papiers qui seront publiés sur les premières découvertes, c'est certain".

Le télescope a assez de carburant pour fonctionner pendant vingt ans. Quelque 20'000 personnes ont travaillé sur ce projet à travers le monde, en faisant une immense collaboration internationale.

>> Regarder aussi "Le JWST suscite des vocations d'astronomes" :

A seulement 7600 années-lumières, donc assez proche de la Terre, la Nébuleuse de la Carène. Ces montagnes – dont certaines sont haute de sept années-lumières! – et ces vallées, ce sont le bord d'une pouponnière d'étoiles nommée GRC 3324. Elle se trouve dans le coin nord-ouest de cette nébuleuse.

L'image du JWST montre des étoiles jamais vues auparavant, grâce au spectre infrarouge.

Chaque petit point est une étoile: elles ne pouvaient être perçues dans le spectre visible de la lumière. Le gaz et la poussière comportent des détails incroyables: c'est là que naissent les étoiles.

Une zone caverneuse a été creusée dans la nébuleuse par le rayonnement ultraviolet intense et les vents stellaires des jeunes étoiles extrêmement massives et chaudes situées au-dessus de la zone montrée sur cette image.

Le violent rayonnement ultraviolet de ces étoiles sculpte la paroi de la nébuleuse en l'érodant lentement. Des piliers spectaculaires s'élèvent au-dessus du mur de gaz rougeoyant, résistant à ce rayonnement.

De la vapeur bleutée semble s'élever de ces montagnes célestes: il s'agit de gaz chaud et ionisé, ainsi que de la poussière brûlante qui s'échappe de la nébuleuse soumise à un incessant rayonnement.

Le Quintette de Stephan, un regroupement visuel de cinq galaxies, est l'avant-dernière image dévoilée.

JWST révèle cette formation sous un nouveau jour: cette énorme mosaïque est la plus grande image de James Webb à ce jour, couvrant environ un cinquième du diamètre de la Lune.

Il contient plus de 150 millions de pixels et est construit à partir de près d'un millier de fichiers image distincts. Les informations de James Webb fournissent de nouvelles informations sur la manière dont les interactions galactiques ont pu conduire l'évolution des galaxies dans l'univers primitif.

Avec sa vision infrarouge puissante et sa résolution spatiale extrêmement élevée, le JWST montre des détails inédits dans ce groupe de galaxies: des amas étincelants de millions de jeunes étoiles et des régions d'éclatement d'étoiles fraîches. Des queues balayées de gaz, de poussière et d'étoiles sont extraites de plusieurs galaxies en raison d'interactions gravitationnelles. On voit aussi d'énormes ondes de choc alors que la galaxie NGC 7318B traverse l'amas.

L'image met en évidence les écoulements générés par un trou noir supermassif dans l'une des galaxies du groupe, avec un niveau de détail jamais atteint auparavant.

Des amas serrés comme celui-ci étaient peut-être plus fréquents au début de l'Univers, lorsque des matériaux surchauffés et en fusion alimentaient des trous noirs très énergiques.

Comparez les vues de la Nébuleuse de l'Anneau austral et de sa paire d'étoiles par les instruments NIRCam (à gauche) et MIRI (à droite) du JWST. NGC 3132 est située à environ 2500 années-lumières de la Terre.

L'étoile plus faible et mourante expulse du gaz et de la poussière que James Webb voit à travers avec des détails sans précédent.

L'étoile au centre de cette scène envoie des cercles de gaz et de poussière – depuis des milliers d'années – dans toutes les directions. James Webb a révélé pour la première fois que cette étoile est recouverte de poussière.

Et une surprise dans la photographie de l'Anneau austral: un trait jaune... une galaxie se découpe dans le brouillard, en haut à gauche de la photo.

La NASA annonce au programme de cet après-midi: la Nébuleuse de la Carène et celle de l'Anneau austral.

Autre cible du James Webb Space Telescope, le Quintette de Stephan, un groupement de galaxies en interaction entre elles.

>> Toutes les publications scientifiques du JWST: Science Releases

Le télescope spatial James Webb a capturé grâce à l'instrument NIRISS la signature distincte de l'eau, ainsi que des preuves de nuages et de brume, dans l'atmosphère entourant WASP-96 b, une planète géante gazeuse chaude et gonflée en orbite autour d'une étoile lointaine semblable au Soleil.

L'observation – qui révèle la présence de molécules de gaz spécifiques basées sur de minuscules diminutions de la luminosité de couleurs précises de la lumière – est la plus détaillée du genre à ce jour. Elle démontre la capacité sans précédent du JWST à analyser des atmosphères à des centaines d'années-lumière.

H2O en spectre

"Ce n'est pas très spectaculaire de voir un spectre", confie l'astrophysicienne Emeline Bolmont: "Ce sont des bandes représentant l'eau", remarque-t-elle par téléphone avec RTSinfo.

"J'ai des collègues qui ont fait des simulations pour vérifier les conclusions de la NASA en ce qui concerne les nuages et l'aérosol", note-t-elle: "Pour expliquer la profondeur des caractéristiques du spectre, de ces bandes d'eau, il faut invoquer des nuages – ça réduit la profondeur des bandes d'eau".

La directrice du Centre pour la Vie dans l'Univers (UNIGE) se dit un peu déçue par l'image dévoilée: "Le spectre a été montré sur une bande de gamme de longueurs d'ondes relativement courtes et on aurait aussi voulu le voir sur la bande de l'infrarouge lointain, histoire d'avoir plus d'informations".

Pour elle, cela n'est qu'un hors-d'œuvre: "Bien joué… la NASA nous en donne un peu pour qu'on en veuille plus! Qu'y a-t-il en plus grandes longueurs d'ondes? La capacité de couverture du JWST est fantastique, on aurait pu espérer une plus grande gamme".

Emeline Bolmont sait que d'autres données vont bientôt arriver, plus nombreuses et précises. Celles-ci étaient un avant-goût des capacités phénoménales de ce nouvel outil scientifique.

>> La courbe de lumière durant le transit de WASP-96 b :

WASP-96 b était une cible idéale pour une observation atmosphérique, car elle combine une grande taille, une courte période orbitale équivalent à trois jours et demi terrestres, une atmosphère gonflée et un manque de lumière contaminante provenant d'objets à proximité dans le ciel.

Alors que le télescope spatial Hubble a analysé de nombreuses atmosphères d'exoplanètes au cours des deux dernières décennies, capturant la première détection claire d'eau en 2013, l'observation immédiate et plus détaillée de James Webb marque un pas de géant dans la quête pour caractériser les planètes potentiellement habitables au-delà de la Terre.

"Chaque image est une nouvelle découverte", a déclaré en ouverture le patron de la NASA Bill Nelson: "Chacune va donner à l'Humanité une vue de l'Univers que nous n'avons jamais vu auparavant".

Les scientifiques de la NASA ont commencé par commenter l'image dévoilée hier par le président américain Joe Biden: "On y voit des galaxies partout, qui surgissent comme du pop-corn", s'est enthousiasmée Jane Rigby, astrophysicienne ayant travaillé sur la phase de démarrage du télescope, l'une des deux présentatrices du direct.

La spectrographie a aussi permis de déjà identifier les gaz comme le néon, l'oxygène et l'hydrogène qui se trouvent dans ces galaxies lointaines: "Et JWST travaille très rapidement!" en comparaison, l'image similaire prise par Hubble avait demandé deux semaines d'exposition.

Comparez les vues en infrarouge moyen (à gauche) et dans l'infrarouge proche (droite) du JWST. Les pointes visibles se produisent lorsque la lumière d'objets brillants comme des étoiles est courbée par les bords du télescope. Ils sont moins importants dans l'infrarouge moyen:

Pourquoi certaines des galaxies de cette image semblent-elles courbées? La masse combinée de l'amas de galaxies SMACS 0723 agit comme une "lentille gravitationnelle", déformant les rayons lumineux des galaxies plus éloignées derrière lui, les grossissant.

La lumière de la galaxie la plus éloignée ici a parcouru 13,1 milliards d'années jusqu'à nous.

"Les images de James Webb vont être cent fois plus puissantes que ce qu'on avait avant avec les télescopes Hubble et Spitzer", s'enthousiasme l'astrophysicien Pascal Oesch, de l'Université de Genève. "C'est un très grand avancement dans la recherche!"

>> L'interview complète de Pascal Oesch, de l'Observatoire de Genève :

"Avec Hubble, il était possible de voir des galaxies jusqu'à 13,4 milliards d'années dans le passé, soit 400 millions d'années après le Big Bang", rappelle-t-il à RTSinfo.ch. C'était sa limite: avec l'expansion de l'Univers, elles ne seront plus visibles... c'est là qu'intervient le fabuleux James Webb.

>> Le même endroit du ciel vu par Spitzer (infrarouge), Hubble (lumière visible) et James Webb (infrarouge et visible) :

Dans la nuit, le professeur à l'Observatoire de Genève a réalisé des animations pour comparer les précédents télescopes spatiaux avec celui qui vient d'envoyer de nouvelles images d'une précision inégalée.

>> Comparaison entre Hubble (lumière visible) et James Webb (infrarouge) :

James Webb travaille dans des longueurs d'ondes plus longues et permettra aux scientifiques de comprendre quand se sont formées dans l'Univers les galaxies premières et leurs étoiles, juste après ce qui était appelé l'âge sombre.

La surprise GN-z11

Pour Pascal Oesch, la plus grosse surprise que Hubble lui a réservé fut la galaxie GN-z11... il l'a découverte en mars 2016 et elle était à l'époque la plus lointaine et la plus ancienne galaxie connue dans l'Univers observable: "Elle était à 400 millions d'années après le Big Bang. Les théories ne l'attendaient pas là et pourtant elle y était!", dit-il tout sourire.

Il se réjouit de scruter l'Univers primordial pour – qui sait! – battre le record. La spectroscopie de la lumière va aider les scientifiques dans cette recherche: "La lumière va être disséquée comme un arc-en-ciel. C'est très nouveau, nous n'avions jamais eu cette possibilité [sur un autre télescope spatial]. Et cela nous donnera beaucoup d'informations sur ces galaxies".

Bien que les noms des cinq premières cibles cosmiques de James Webb aient été annoncés dès la semaine dernière, les images avaient elles été jalousement gardées secrètes, afin de créer le suspense.

Les images suivantes seront révélées lors d'un événement en ligne de la NASA mardi matin aux Etats-Unis. Elles doivent à la fois impressionner le grand public par leur beauté, mais aussi démontrer aux astronomes du monde entier toute la puissance des quatre instruments scientifiques embarqués.

Les données collectées à l'aide de logiciels dédiés vont pouvoir commencer à être analysées, donnant le départ d'une grande aventure scientifique.

Deux photos de nébuleuses – de très photogéniques et gigantesques nuages de gaz et de poussières où se forment les étoiles – sont au programme: la Nébuleuse de la Carène, et celle de l'Anneau austral. Autre cible, le Quintette de Stephan, un groupement de galaxies en interaction entre elles.

>> Regarder le sujet du 12h45 sur la première image dévoilée du JWST :

La NASA a dévoilé lundi l'image infrarouge la plus profonde de l'Univers jamais prise: un somptueux cliché montrant de premières galaxies formées peu après le Big Bang, il y a plus de 13 milliards d'années.

Cette photographie est "l'image infrarouge la plus profonde et la plus claire jamais prise de l'Univers jusqu'ici", a déclaré la NASA. La lumière se décompose en différentes longueurs d'ondes, dont l'infrarouge, que l'œil humain ne peut percevoir, contrairement à James Webb conçu dans ce but.

L'image, qui fourmille de détails, a été prise en un temps d'observation de 12,5 heures et montre des milliers de galaxies... et plus précisément, l'amas de galaxies SMACS 0723 qui, agissant comme une loupe, a également permis de faire apparaître des objets cosmiques très lointains situés derrière lui – un effet appelé lentille gravitationnelle.

Certaines structures "n'ont jamais été vues auparavant", selon la NASA. Le travail de recherche débute donc tout juste. "Chercheurs et chercheuses vont bientôt commencer à en apprendre plus sur les masses, les âges, les histoires et les compositions" de ces galaxies, a ajouté l'agence spatiale.

>> Ecouter le sujet de La Matinale :

NASA, ESA, CSA, and STScI

Le président américain annonce que la diffusion a commencé en retard, car il était en pleine discussion pour la préparation d'un voyage au Moyen-Orient.

Joe Biden rappelle que le JWST a été envoyé dans l'espace il y a seulement six mois et demi et qu'il se trouve actuellement à un million de miles de la Terre, soit un peu plus de 1'609'300 kilomètres: "That blows my mind – Ça m'épate", a-t-il ajouté.

"Le gouvernement fédéral doit investir – doit investir! – dans la science et la technologie. Plus que ce que nous l'avons fait dans le passé", a-t-il souligné, en forme de promesse.

Le chef d'Etat a encore salué un "télescope miraculeux" avant de dévoiler le cliché historique, "une nouvelle fenêtre sur l'Histoire de notre Univers": l'image infrarouge la plus profonde et la plus nette de l'univers primitif jamais prise.

Le patron de l'agence spatiale américaine, Bill Nelson a ensuite expliqué que ce que l'on voit sur la photographie est une portion du ciel "que l'on pourrait recouvrir avec un grain de sable tenu à bout de bras"... une "toute petite poussière d'Univers" que le James Webb Space Telescope va aider à comprendre.

Le direct de la Maison Blanche a duré un peu plus de dix minutes. Il peut être visionné ici:

En direct de la Maison Blanche, Kamala Harris, vice-présidente des Etats-Unis introduit l'événement, expliquant que le JWST va bien plus loin que Hubble.

"Cela a été possible grâce à un partenariat entre nations," a-t-elle souligné. "C'est un exemple de comment l'effort scientifique peut construire quelque chose avec les lois et les normes internationales qui gouvernent notre coopération dans l'espace".

Elle espère aussi que le JWST aidera à peut-être trouver de la vie dans l'Univers: "Ce télescope est l'un des grandes réussite de l'ingénierie humaine", a-t-elle notamment dit.

"L'image que nous allons voir aujourd'hui est un testament du travail fantastique accompli par des milliers de personnes qui ont dédiés des années pour ce projet (...) pour le bénéfice de l'espèce humaine".

Annoncée à 17h, heure de la côte Est américaine, la diffusion en direct de la Maison Blanche de la NASA a ensuite été notifiée pour 17h30.

A minuit en Suisse, toujours aucune conférence de presse diffusée: il est 18h à Washington DC.

>> Petit florilège de réactions sur Twitter:

Mon état en écoutant la musique d'attente du live de la NASA:

On ne s'en lasse pas...

Donnez-nous l'or!

La seule explication possible: des extraterrestres!

On a vraiment l'impression que ça a commencé il y a trois ans...

Ouais... vraiment pas...

Le président américain Joe Biden doit révéler l'une des premières images scientifiques du télescope spatial James Webb, le plus puissant jamais envoyé en orbite, lançant deux jours de réjouissances attendues fébrilement par les personnes passionnées par l'espace dans le monde entier.

"Ces images en haute résolution montreront la lumière de galaxies vieilles de plus de 13 milliards d'années, formées peu après le Big Bang", a déclaré lundi après-midi la porte-parole de Joe Biden, Karine Jean-Pierre.

Un événement à la Maison Blanche a été organisé avec le président américain, en présence du patron de l'agence spatiale américaine, Bill Nelson. Ce dernier avait promis fin juin que cette pochette-surprise contiendrait "l'image la plus profonde jamais prise de notre Univers".

Les autres images seront ensuite révélées lors d'un événement en ligne de la NASA mardi après-midi en Suisse.

La formation et l'évolution des premières galaxies est le champ de recherche de l'astrophysicienne Anne Verhamme, de l'Observatoire de Genève.

Elle procède grâce à des simulations numériques: "J'espère pouvoir confronter des observations qui seront obtenues pour la première fois pour ces galaxies lointaines avec mes prédictions théoriques", explique-t-elle à RTSinfo.

>> L'interview de l'astrophysicienne Anne Verhamme (UNIGE) :

Les galaxies se seraient formées entre quelques millions et un milliard d'années après le Big Bang, selon les scientifiques, "le long de filaments qu'on appelle la toile cosmique", précise-t-elle.

"L'émission par les étoiles de photons ionisants – des radiations très énergétiques – a réchauffé l'Univers en un milliard d'années seulement": la scientifique veut tester avec le télescope James Webb cette prédiction théorique.

>> Gros plan sur un groupe de galaxies en évolution

La fraction d'hydrogène neutre est représentée par une couleur grise, la densité du gaz est en violet, les rayonnements ionisants en jaune-rouge et les populations stellaires en blanc:

MIRI, pour Mid-Infrared Instrument, est l'un des outils du JWST: il possède une caméra et un spectrographe capables de voir des longueurs d'ondes invisibles à l'œil humain.

Il a pour mission d'observer la lumière décalée vers le rouge – le redshift – des galaxies lointaines, des étoiles nouvellement formées, des comètes faiblement visibles, ainsi que des objets de la Ceinture de Kuiper.

Une image test a été prise dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie naine satellite de notre Voie Lactée, par MIRI. En comparaison, celle capturée par le télescope spatial Spitzer – désormais à la retraite – fait pâle figure.

James Webb montre ici des détails sans précédent: il est possible de distinguer l'émission des "hydrocarbures aromatiques polycycliques", ou molécules de carbone et d'hydrogène, qui jouent un rôle important dans l'équilibre thermique et la chimie du gaz interstellaire.

Le 6 juillet, l'agence spatiale canadienne et la NASA ont dévoilé en hors-d'œuvre une image témoignant de la profondeur de l'Univers.

Cette image de l'étoile HD147980, résultat de 72 expositions sur 32 heures, a été prise par la NIRCam, le détecteur de guidage de précision du télescope – construit par le Canada –, l'outil qui permet à l'engin ultra-sophistiqué de cibler les objets d'intérêt et de faire la mise au point dessus. Elle s'inscrit "parmi les images les plus profondes de l'univers jamais réalisées", selon les deux agences spatiales.

"C'est plus loin que tout ce que l'Humanité a pu regarder auparavant", a déjà averti à la fin juin Bill Nelson, le patron de l'agence américaine, lors d'une conférence de presse au Space Telescope Science Institute.

Mardi, la première spectroscopie du télescope James Webb doit également être rendue publique, une technique utilisée pour déterminer la composition chimique d'un objet lointain. En l'occurrence, WASP-96 b, une planète géante composée essentiellement de gaz et située en-dehors de notre Système solaire.

Les exoplanètes – des planètes en orbite autour d'une autre étoile que notre Soleil – sont l'un des axes de recherches principaux de James Webb. Environ 5000 ont été découvertes depuis 1995, mais elles restent très mystérieuses.

>> Lire : Le seuil des 5000 exoplanètes découvertes dépassé, selon la NASA

Le but est d'étudier leur atmosphère afin de déterminer si elles pourraient se révéler être des mondes habitables et propices au développement de la vie.

La publication de ces premières images marquera le début officiel du tout premier cycle d'observation scientifique du télescope. Plusieurs centaines de projets d'observation, proposés par des chercheurs du monde entier, ont déjà été retenus par un comité de spécialistes pour cette première année de fonctionnement. L'Observatoire de Genève possède cinq champs de recherche qui ont obtenu du temps de télescope.

>> Lire aussi le Grand Format : L'Observatoire de Genève fête ses 250 ans

Fin juin, le patron de la NASA, Bill Nelson avait promis "l'image la plus profonde jamais prise de notre Univers".

>> Jusqu'à présent, l'image la plus profonde de l'Univers, est celle qui a été prise par le télescope spatial Hubble :

>> Lire aussi : Hubble est remonté à 500 millions d'années après le Big Bang

Les images doivent à la fois impressionner le grand public par leur beauté, mais aussi démontrer aux astronomes du monde entier toute la puissance des instruments scientifiques embarqués. C'est pour cette raison qu'ils ont visé une diversité d'objets cosmiques.

Expertes et experts pourront ainsi se faire une idée de ce dont est capable James Webb, et s'entraîner à l'interprétation des données collectées, à l'aide de logiciels dédiés, donnant le top départ d'une grande aventure scientifique: "Lorsque j'ai vu les images pour la première fois (...), j'ai appris d'un coup trois nouvelles choses sur l'Univers que je ne savais pas avant", a confié Dan Coe, astronome à l'institut de Baltimore, et l'un des rares chanceux dans la confidence. "Ça m'a complètement soufflé". James Webb va "transformer notre compréhension de l'Univers", a-t-il témoigné.

En couleurs

Les noms des objets cosmiques observés sont tout aussi poétiques qu'énigmatiques: la Nébuleuse de la Carène et de l'Anneau austral – de gigantesques nuages de gaz et de poussières où se forment les étoiles –, le Quintette de Stephan – un groupement compact de galaxies.

Autre cible, l'amas de galaxies SMACS 0723, agissant comme une loupe permettant de voir les faibles lueurs derrière lui, encore plus loin: cela s'appelle une lentille gravitationnelle.

Les couleurs probablement majestueuses qui seront dévoilées sur les photographies ne seront toutefois pas directement celles observées par le télescope.

La lumière se décompose en différentes longueurs d'ondes, et James Webb fonctionne lui dans l'infrarouge, que l'œil humain ne peut percevoir. La lumière infrarouge est également riche en couleurs, mais n'étant pas dans le spectre visible, celles-ci seront donc "traduites" dans des couleurs que nous pouvons distinguer.

Grâce à ces observations dans l'infrarouge proche et moyen, James Webb pourra voir à travers des nuages de poussière impénétrables pour son prédécesseur, le mythique télescope spatial Hubble. Lancé en 1990 et toujours en fonctionnement, celui-ci a bien une petite capacité infrarouge mais opère surtout dans la lumière visible et les ultraviolets.

>> Comparaison d'une image en lumière visible et en infrarouge :

"Même quand Hubble réussissait à prendre l'image d'une galaxie lointaine, il n'était pas capable de distinguer un écureuil d'un éléphant", a résumé David Elbaz, astrophysicien français: "On va découvrir la formation d'étoiles enfouies dans de la poussière interstellaire, des galaxies invisibles car enfouies dans des chrysalides de poussière", s'est-il enthousiasmé, ému et impatient de découvrir les images.

Autres grandes différences entre les deux télescopes: le miroir principal de James Webb est près de trois fois plus grand que celui de Hubble, et il évolue bien plus loin: à 1,5 million de kilomètres de la Terre, contre 600 kilomètres pour Hubble.

>> Parcourez des images astronomiques capturées à différentes longueurs d'onde de la lumière et notez ce que chacune révèle et dissimule: Infrared video gallery

Cinq chiffres-clefs pour décrire le James Webb Space Telescope (JWST):

- L'immense miroir principal est la pièce-maîtresse du télescope. Il mesure 6,5 mètres de diamètre et est formé de dix-huit miroirs plus petits, de forme hexagonale.

- L'observatoire comporte quatre instruments scientifiques: des imageurs permettant de faire des photos du cosmos, ainsi que des spectromètres qui décomposent la lumière pour étudier les propriétés chimiques et physiques des objets observés.

>> Lire : Que va voir le télescope James Webb, alors qu'il a atteint son orbite finale?

- Un énorme bouclier thermique, sorte de voilure rosée composée de cinq couches superposées: grandes comme un court de tennis, elles sont aussi fines qu'un cheveu. Cette protection est efficace contre la chaleur du Soleil et assure au télescope, son miroir et ses instruments d'opérer dans l'obscurité nécessaire pour capter les faibles lueurs venues des confins de l'Univers.

- Contrairement à son prédécesseur, le télescope spatial Hubble qui tourne autour de la Terre, James Webb est lui en orbite autour du Soleil, à 1,5 million de kilomètres de nous – soit quatre fois la distance de notre planète avec la Lune.

Pour arriver à cette position, appelée point de Lagrange 2 (L2), James Webb a fait un voyage de quasiment un mois.

>> Lire : Les points de Lagrange, une destination spatiale très attirante

- L'une des principales missions de James Webb est d'explorer les premiers âges de l'Univers, en remontant jusqu'à seulement quelques centaines de millions d'années après le Big Bang. Soit la lumière émise par les premières galaxies, il y a quelque 13 milliards d'années. En effet, en astronomie, plus l'on voit loin, plus on voit il y a longtemps.

Le JWST pourra remonter dans le temps grâce à ses capacités d'observation dans l'infrarouge proche et moyen: la lumière ayant parcouru tout ce chemin s'est étirée, et a "rougi", passant de la fréquence visible à l'œil nu, à celle de l'infrarouge.

>> Retour sur l'histoire du télescope James Webb :

Le projet du James Webb Space Telescope (JWST) a été lancé dans les années 1990, mais sa construction n'a commencé qu'en 2004.

Puis son décollage a maintes fois été repoussé, initialement en 2007, puis 2018... Il a finalement eu lieu le 25 décembre 2021, à bord d'une fusée Ariane 5, depuis la Guyane française.

>> Lire : James-Webb, le télescope le plus puissant jamais conçu, s'envolera à Noël

Plus de 10'000 personnes ont travaillé sur le projet, issu d'une immense collaboration internationale, et qui intègre des instruments canadiens et européens.

Son budget a explosé au fil des années, pour un coût avoisinant finalement quelque dix milliards de dollars.

>> Ecouter "La première image du James Webb Space Telescope dévoilée par Joe Biden" :

NASA/Keystone - NASA