Dix découvertes fascinantes avec Webb rendues possibles grâce au Canada

1. Révélations sur le décalage vers le rouge : dévoiler les distances cosmiques

Le premier champ profond du télescope Webb mène à une découverte! À mesure que la lumière traverse l'Univers en expansion, la longueur d'onde s'allonge et la lumière semble plus rouge qu'elle l'est en réalité. C'est ce qu'on appelle le « décalage vers le rouge », qui aide les astronomes à déterminer la distance à laquelle se trouvent les objets, leur âge et leur évolution. Grâce au télescope Webb, une équipe d'astronomes canadiens et étrangers dirigée par Gaël Noirot, chercheur postdoctoral à l'Université Saint Mary's d'Halifax, a révélé le décalage vers le rouge de 190 galaxies. Et devinez quoi? Dans le cas de 123 d'entre elles, leur décalage vers le rouge n'avait jamais été constaté.

L'équipe a aussi repéré trois surdensités de galaxies (très nombreuses galaxies qui semblent se retrouver en amas) qui étaient invisibles dans les données antérieures. C'est comme ouvrir un coffre au trésor des secrets de l'Univers!

2. Étude d'anciens amas d'étoiles

Dans le premier champ profond magnifique de Webb, les scientifiques ont étudié une galaxie lointaine surnommée « Sparkler ». Ils ont utilisé les données du télescope Webb pour observer les « étincelles » célestes autour de cette galaxie, rendues plus lumineuses par l'effet de lentille gravitationnelle (comme une loupe cosmique) d'un groupe de galaxies. Ces scintillements – des amas globulaires – sont de couleur rougeâtre parce qu'ils sont surtout constitués de vieilles étoiles rouges.

Les chercheurs du programme canadien CANUCS, dont les premières publications sont de Lamiya A. Mowla et Kartheik Iyer de l'Université de Toronto, ont découvert ces amas globulaires avec les données spectroscopiques de l'instrument canadien NIRISS de Webb. Comme des étoiles ne semblent pas s'y former activement, ils sont probablement très anciens. Et comme ils nous apparaissent tels qu'ils étaient quand l'Univers n'existait que depuis quatre milliards d'années environ, ils pourraient être parmi les premiers amas globulaires jamais formés! Une étude approfondie de ces amas pourrait nous faire changer d'avis sur leur formation et nous permettre de mieux comprendre l'Univers primordial.

3. Percer les mystères des galaxies spirales

Une équipe de chercheurs, dont font partie Hamid Hassani et Erik Rosolowsky de l'Université de l'Alberta, a identifié et classé 1271 sources de longueur d'onde de 21 microns dans quatre galaxies proches, dont NGC 7496. Ces sources apparaissant comme des points lumineux ont chacune un caractère unique et peuvent être des objets de nature différente, comme des galaxies à l'arrière-plan ou des étoiles entourées de poussière. La plupart des taches sont des groupes d'étoiles naissantes, dont certaines n'ont que deux millions d'années d'existence!

Avec le télescope Webb, les chercheurs ont étudié 19 galaxies spirales et découvert comment elles se sont formées et ont évolué. C'est un peu comme s'ils avaient fait un recensement cosmique dans des quartiers de l'espace bourdonnants d'activité!

4. Des motifs rouges dans le cosmos : une révélation galactique

Dans les galaxies, la poussière spatiale fait deux choses : elle cache la lumière des étoiles et contribue à la formation de nouvelles étoiles. Des scientifiques, dont un astronome du Centre de recherche Herzberg en astronomie et en astrophysique (Conseil national de recherches Canada), ont observé la paire de galaxies VV 191 avec les télescopes Hubble et Webb. Ces deux galaxies ne sont pas en interaction, mais elles semblent légèrement se superposer. La galaxie elliptique VV 191a (à gauche) éclaire sa compagne, la galaxie spirale VV 191b, révélant de magnifiques motifs rougeâtres.

En plus d'être belle, la galaxie VV 191a agit comme une énorme loupe. Les scientifiques ont pu repérer des galaxies lointaines rendues beaucoup plus lumineuses qu'elles ne l'auraient été sans VV 191a. Par ailleurs, leur recherche a non seulement révélé certains secrets de la poussière interstellaire, mais elle a aussi permis de voir des galaxies lointaines jamais observées auparavant.

5. Masse de l'étoile à l'origine d'une nébuleuse

Avez-vous déjà entendu parler de fantômes cosmiques? Eh bien, c'est ainsi qu'on pourrait désigner les nébuleuses planétaires. Elles sont comme les spectres d'étoiles qui nous ont quittés. Des scientifiques, dont les astronomes Jan Cami et Els Peeters de l'Université Western et Sun Kwok de l'Université de la Colombie-Britannique, ont utilisé le télescope Webb pour observer la nébuleuse planétaire NGC 3132 (nébuleuse de l'Anneau austral). Devinez ce qu'ils ont trouvé! Des couches de gaz et de poussière complexes ainsi qu'un disque rouge poussiéreux entourant l'étoile récemment devenue une naine blanche, au centre de la nébuleuse. Les magnifiques motifs des couches seraient attribuables aux interactions entre l'étoile mourante et plusieurs étoiles en orbite autour d'elle.

Le système stellaire central de cette nébuleuse compte non pas une, ni deux, mais peut-être jusqu'à cinq étoiles! En combinant diverses observations et des modèles informatiques, les chercheurs ont estimé qu'avant de mourir et de devenir une naine blanche, l'étoile était 2,86 fois plus massive que le Soleil.

6. La galaxie de Maisie : un aperçu de l'Univers primordial

Les scientifiques ont découvert la galaxie de Maisie, une des plus anciennes jamais observées, qui remonterait à 390 millions d'années après le big bang, bien avant que les dinosaures peuplent la Terre. Le décalage vers le rouge exceptionnel de cette galaxie lointaine ouvre une fenêtre unique sur le passé et fournit de précieuses indications sur les premiers stades de la formation et de l'évolution des galaxies.

7. Les mystères de l'atmosphère de WASP-96 b percés grâce au NIRISS

En juin 2022, le télescope Webb a permis d'obtenir des données sur l'atmosphère de l'exoplanète WASP-96 b à l'aide de l'instrument canadien NIRISS. Les scientifiques, dont des astronomes canadiens (Université de Montréal et Université McGill) de l'Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes (iREx), ont utilisé le mode de spectroscopie sans fente sur un seul objet du NIRISS pour obtenir un spectre de transmission qui a permis d'approfondir les connaissances sur WASP-96 b. Il s'avère que cette planète lointaine, découverte pour la première fois en 2014, a un ciel clair, ce qui indique qu'il n'y a vraisemblablement pas de nuages. Ils ont découvert que la planète possède une atmosphère riche en métaux, dont la métallicité est de une à cinq fois celle du Soleil, et un ratio carbone/oxygène semblable à celui du Soleil, ce qui fournit des indices importants sur la composition atmosphérique de WASP-96 b. Ce programme d'observation initial avec le télescope Webb a joué un rôle important dans ces découvertes sur cette Saturne chaude.

8. Explorer l'atmosphère énigmatique de TRAPPIST-1 b

Les scientifiques étudient de près le système TRAPPIST-1, qui compte sept planètes de la taille de la Terre autour d'une étoile de la taille de Jupiter. Une équipe de recherche dirigée par Olivia Lim à l'iREx de l'Université de Montréal a utilisé le télescope Webb pour observer l'exoplanète TRAPPIST-1 b. Les astronomes ont examiné son atmosphère avec le NIRISS canadien et les résultats ont révélé de nouvelles informations sur ses propriétés.

Malheureusement, les chercheurs ont constaté une contamination stellaire dans les données obtenues. La contamination stellaire est attribuable aux caractéristiques propres de l'étoile. Par exemple, des taches sombres et des plages brillantes (facules) provoquent des variations de luminosité qui ont un effet sur le spectre de transmission, c'est-à-dire la lumière qui traverse l'atmosphère de l'exoplanète et qui nous renseigne sur sa composition. Ainsi donc, d'autres observations seront nécessaires pour mieux comprendre cette planète. La mission du télescope Webb se poursuit, alors il y aura certainement d'autres découvertes extraordinaires qui pourront aider à comprendre les mystères de l'atmosphère des exoplanètes!

9. Découvrir les secrets de Jupiters ultrachaudes

Le télescope Webb sert aussi à percer les mystères de l'atmosphère de Jupiters ultrachaudes dont la température dépasse 2000 kelvins (environ 1725 degrés Celsius). Avec le NIRSS canadien, une équipe de chercheurs, dont les auteurs canadiens de l'iREx Louis-Philippe Coulombe, Björn Benneke, Caroline Piaulet, Michael Radica et Pierre-Alexis Roy, a découvert de nouveaux détails sur la géante gazeuse chaude WASP-18 b. Il s'avère que le côté ensoleillé de l'exoplanète capte la chaleur d'une façon encore inconnue de nous.

Les modèles de recherche qui visent à comprendre ce casse-tête cosmique ont mené à des constatations intéressantes : il fait plus chaud dans la haute atmosphère, les molécules se dissocient (se séparent en plus petites particules) parce qu'elles absorbent de l'énergie, l'atmosphère reçoit beaucoup d'éléments lourds de l'étoile et il y a plus d'oxygène que de carbone. En prime, on obtient une carte de la chaleur du côté ensoleillé, la température étant la plus élevée au point face à l'étoile. On a ainsi une image plus claire de l'environnement extrême de cette exoplanète.

10. K2-18 b : explorer le potentiel d'apparition de la vie

Les projecteurs ont de nouveau été braqués sur K2-18b environ trois ans après la découverte historique de 2019 faite par une équipe canadienne de l'Université de Montréal de vapeur d'eau et de nuages sur cette exoplanète dans la zone habitable de son étoile. Grâce au NIRISS canadien embarqué sur le télescope Webb, une autre découverte a été réalisée sur cette planète environ 8,6 fois plus massive que la Terre.

Les chercheurs ont révélé la présence dans son atmosphère de molécules contenant du carbone, notamment du méthane et du dioxyde de carbone. Cette découverte s'inscrit dans celles d'études antérieures selon lesquelles K2-18 b pourrait être une exoplanète hycéanique. L'adjectif hycéanique, mot-valise formé des mots hydrogène et océanique, sert à désigner la présence possible d'une atmosphère riche en hydrogène et d'une surface susceptible d'être recouverte par un océan. La présence d'hydrogène et d'eau ainsi que le fait que K2-18 b se trouve dans la zone habitable de son étoile pourrait vouloir dire que cette planète est propice à l'apparition de la vie. Cependant, certains chercheurs ont avancé une autre interprétation possible des données sur cette exoplanète. Selon eux, elle serait une mini-Neptune pour plusieurs raisons, en particulier parce que ce serait l'explication la plus simple. C'est à suivre!