Ce que le télescope James Webb permet d'observer

Le télescope James Webb est le télescope spatial le plus puissant jamais construit. Fruit d'une collaboration internationale entre la NASA, l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale canadienne (ASC), il est utilisé par des astronomes du monde entier.

La puissance du télescope Webb aide les scientifiques à découvrir d'autres mondes, comme des exoplanètes, à en savoir plus sur le cycle de vie des étoiles, à dresser un portrait fascinant de l'aube de l'Univers et à observer l'évolution des galaxies dans le temps.

Autres mondes

Webb permet aux scientifiques d'étudier les planètes du Système solaire et d'autres systèmes planétaires à un niveau de détail inégalé. Il vise à déterminer de quels éléments ces planètes sont constituées et à révéler si, sur ces mondes, les conditions sont favorables à la vie. Le télescope pourrait même détecter des signes de vie extraterrestre, les « biosignatures ».

Comme il est possible d'observer l'Univers dans l'infrarouge avec le télescope spatial Webb, les scientifiques peuvent aussi étudier les systèmes planétaires en formation. Ces jeunes systèmes, des « disques protoplanétaires », contiennent des poussières qui bloquent la lumière visible et qui peuvent être étudiés uniquement à l'aide d'instruments comme ceux du télescope Webb.

Des engins spatiaux ont déjà permis d'explorer de nombreux astres du Système solaire. Certains des objets les plus intrigants, particulièrement lorsqu'on cherche des formes de vie, sont les lunes de Jupiter, comme Europe, et Saturne, comme Encelade.

Europe et Encelade sont toutes deux des mondes océaniques fascinants. Leur épaisse croûte de glace cache un océan liquide qui rejette de la vapeur d'eau par des cryovolcans. Sur Titan, une autre lune de Saturne, de grands lacs de méthane sont visibles à la surface.

Au cours des dernières décennies, des astronomes ont aussi découvert des milliers d'exoplanètes, des planètes en orbite autour d'autres étoiles que le Soleil. Ces mondes diffèrent grandement les uns des autres, allant de grosses « super-Terres » rocheuses à d'immenses « Jupiters chaudes ».

Le cycle de vie des étoiles

Au cours de leur vie, qui peut s'étendre sur des milliards d'années, le Soleil et les autres étoiles subissent des changements extrêmes. Mieux connaître leur cycle de vie peut nous aider à mieux comprendre tout ce qui nous entoure, même les éléments qui composent notre corps.

À de nombreux stades de leur vie, les étoiles sont masquées par des nuages denses de poussières et de gaz que la lumière visible ne peut traverser. Les instruments d'observation dans l'infrarouge embarqués sur Webb percent ces nuages et ces gaz, et font la lumière sur des étapes du cycle de vie des étoiles jusqu'ici inobservées.

À mesure que les étoiles brûlent leur combustible et jusqu'à leur mort dans une immense explosion, elles créent, recyclent et redistribuent les éléments fondamentaux de l'Univers. C'est la masse d'une étoile qui détermine la façon dont sa vie prend fin.

Une étoile comme le Soleil se gonflera en une étoile géante rouge avant de souffler son enveloppe gazeuse pour laisser derrière un unique joyau : une naine blanche. Les grandes étoiles, dont la masse est plus d'une dizaine de fois supérieure à celle du Soleil, explosent en une supernova spectaculaire, laissant derrière un petit noyau très dense de neutrons – une étoile à neutrons – ou encore un trou noir.

Le télescope spatial Webb est aussi idéal pour étudier les naines brunes et approfondir nos connaissances sur leur nature.

Il est difficile de classer les naines brunes, car elles présentent les caractéristiques à la fois des planètes et des étoiles. Elles ne sont pas assez massives pour entretenir une fusion nucléaire dans leur noyau, mais leur température est supérieure à celle des planètes et elles brillent avec éclat dans l'infrarouge.

L'aube de l'Univers

On estime que le big bang, nom donné par les scientifiques aux tout premiers moments de l'Univers, s'est produit il y a 13,8 milliards d'années.

Webb, telle une machine à remonter le temps, peut scruter le passé pour y observer les anciennes lueurs de l'aube de l'Univers, précédant même la période explorée par le télescope spatial Hubble. Grâce à son grand miroir et à ses instruments sensibles, les scientifiques obtiennent des indices importants sur certains des grands mystères de cette ère.

La lumière émise par les astres prend du temps pour voyager dans l'espace. Elle se déplace à une vitesse constante de 300 000 km par seconde. La lumière que nous observons sur la Terre, qui provient d'étoiles et de galaxies éloignées, peut être très ancienne en raison du temps qu'elle prend pour se rendre jusqu'à nous.

Par exemple, la lumière du Soleil prend huit minutes pour se rendre à la Terre, ce qui signifie que nous voyons le Soleil tel qu'il était il y a huit minutes. Nous pouvons donc dire que le Soleil se situe à huit « minutes-lumière » de la Terre. De même, quand nous regardons une galaxie distante de 10 milliards d'années-lumière, nous la voyons telle qu'elle était il y a 10 milliards d'années.

Les galaxies dans le temps

Tout au début de l'Univers, les galaxies étaient très actives. Elles entraient en collision fréquemment et les étoiles s'y formaient à un rythme élevé.

Les premières galaxies formées brillaient avec beaucoup d'éclat dans l'ultraviolet et dans la partie visible du spectre. En raison d'un phénomène appelé « décalage vers le rouge », cette lumière a été décalée dans le spectre de l'infrarouge et, quand elle arrive à nous, elle n'est donc plus visible pour l'œil humain. Les instruments du télescope Webb sensibles à l'infrarouge seront extrêmement utiles pour étudier ces premières galaxies et accroître nos connaissances sur leur évolution.

Les télescopes spatiaux permettent aux astronomes d'avoir une meilleure compréhension de l'évolution des galaxies dans le temps.

Jusqu'au début du 20e siècle, on considérait que notre galaxie, la Voie lactée, constituait un « univers-île » isolé. Puis, en 1924, l'astronome Edwin Hubble a démontré que la grande nébuleuse d'Andromède se trouvait hors de la Voie lactée et était en fait une galaxie, dévoilant ainsi l'immensité de l'Univers composé d'innombrables galaxies.

Beaucoup plus tard, le télescope spatial Hubble a permis d'observer les galaxies visibles dans les « champs profonds » de l'Univers, 500 millions d'années après le big bang. À l'aide de ces images, les astronomes ont pu établir que les galaxies avaient énormément changé au cours de l'histoire de l'Univers.

Webb permet d'explorer encore plus loin et d'approfondir nos connaissances sur l'évolution des premières galaxies au fil du temps.

Les instruments du télescope spatial Webb peuvent aussi décomposer la lumière des galaxies pour étudier les éléments et les processus qui ont conduit à leur formation et à leur évolution. Les scientifiques examinent certaines des parties les plus énigmatiques des galaxies, comme les trous noirs supermassifs au centre des galaxies et la mystérieuse matière noire qui semble être partout dans l'espace, sans émettre de lumière.

Poursuivez l'exploration

• À propos du télescope spatial James Webb
• Webb, le successeur de Hubble
• Programmes canadiens d'observation avec le télescope James Webb