{"id":11098,"date":"2024-01-07T21:31:20","date_gmt":"2024-01-07T21:31:20","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/sao-tome-e-principe\/politique\/au-plus-pres-du-big-bang-avec-le-telescope-james-webb"},"modified":"2024-01-07T23:45:45","modified_gmt":"2024-01-07T23:45:45","slug":"au-plus-pres-du-big-bang-avec-le-telescope-james-webb","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/sao-tome-e-principe\/toutes-les-actualites\/au-plus-pres-du-big-bang-avec-le-telescope-james-webb","title":{"rendered":"Au plus pr\u00e8s du Big Bang avec le t\u00e9lescope James Webb"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – S\u00e3o Tom\u00e9 e Pr\u00edncipe. <\/strong><\/span>C\u2019est le te\u0301lescope spatial de tous les superlatifs. Le plus gros, avec son miroir segmente\u0301 et pliable de 6,5 m de diame\u0300tre, qui a e\u0301te\u0301 de\u0301ploye\u0301 dans l\u2019espace \u2013 une prouesse technologique ; un de\u0301veloppement qui aura dure\u0301 pre\u0300s de vingt ans jusqu\u2019au lancement par Ariane 5 le 25 de\u0301cembre 2021 ; un cou\u0302t avoisinant les 10 milliards de dollars, ce qui en fait l\u2019un des instruments scientifiques les plus chers de l\u2019Histoire. Toutes choses qui expliquent sans doute que ce soit Joe Biden en personne, le pre\u0301sident des E\u0301tats-Unis, qui ait le premier re\u0301ve\u0301le\u0301 des images du te\u0301lescope spatial James Webb (JWST), le 11 juillet 2022: une plonge\u0301e e\u0301poustouflante dans l\u2019Univers lointain, des milliers de galaxies et de ne\u0301buleuses re\u0301ve\u0301le\u0301es avec un luxe inoui\u0308 de de\u0301tails.<\/p>\n

L\u2019engin, qui porte le nom d\u2019un dirigeant de la Nasa des anne\u0301es 1960 et a e\u0301te\u0301 de\u0301veloppe\u0301 par cette institution avec la participation des agences spatiales europe\u0301enne et canadienne, s\u2019est ainsi permis de voler la vedette a\u0300 Hubble. Dans l\u2019espace depuis plus de trente ans, le mythique te\u0301lescope collectionne lui aussi les images spectaculaires. Mais la comparaison s\u2019arre\u0302te la\u0300. Car JWST n\u2019est pas son successeur. Quand Hubble observe essentiellement dans le domaine visible de la lumie\u0300re, JWST voit dans l\u2019infrarouge. Un domaine que nos yeux ne peuvent percevoir, mais qui rece\u0300le bien des phe\u0301nome\u0300nes et des objets cache\u0301s, a\u0300 toutes les e\u0301chelles de l\u2019Univers, et sur lequel reposent tous les objectifs scientifiques de l\u2019instrument.<\/p>\n

Premier d\u2019entre eux: voir au plus pre\u0300s du Big Bang. Gra\u0302ce a\u0300 son large miroir, le te\u0301lescope pourra observer des objets tre\u0300s lointains. Or, voir loin en astronomie, c\u2019est remonter le temps. Lorsque nous captons l\u2019image d\u2019une galaxie tre\u0300s lointaine, sa lumie\u0300re s\u2019est propage\u0301e pendant des milliards d\u2019anne\u0301es, et on la voit donc telle qu\u2019elle e\u0301tait alors. \u201cAvec l\u2019observatoire spatial Planck, on a pu caracte\u0301riser le rayonnement \u2018fossile\u2019 e\u0301mis 380.000 ans apre\u0300s le Big Bang\u201d, rappelle Herve\u0301 Dole, astrophysicien et professeur a\u0300 l\u2019Universite\u0301 Paris-Saclay.<\/p>\n

A cette e\u0301poque, la matie\u0300re et la lumie\u0300re, jusqu\u2019alors intimement lie\u0301es, se se\u0301parent. \u201cAvec Hubble, on a observe\u0301 des galaxies telles qu\u2019elles e\u0301taient environ 1 milliard d\u2019anne\u0301es plus tard. Entre les deux, il y a un fosse\u0301 que le James Webb va combler\u201d, explique-t-il. Les observations l\u2019ont de\u0301montre\u0301: l\u2019Univers est en expansion. Il entrai\u0302ne avec lui toutes les galaxies. Conse\u0301quence: la longueur d\u2019onde de leur lumie\u0300re est comme e\u0301tire\u0301e. Si la lumie\u0300re des galaxies voisines de notre Voie lacte\u0301e reste dans le domaine visible, celle des galaxies les plus lointaines se retrouve dans l\u2019infrarouge. JWST acce\u0300de ainsi a\u0300 des galaxies plus anciennes que celles vues par Hubble ou me\u0302me par Spitzer, autre te\u0301lescope spatial infrarouge de la Nasa.<\/p>\n

Une mole\u0301cule a\u0300 l\u2019origine de la chimie des e\u0301toiles<\/b><\/p>\n

De\u0300s les premie\u0300res observations, le te\u0301lescope spatial ge\u0301ant a pulve\u0301rise\u0301 les records en de\u0301couvrant une galaxie telle qu\u2019elle e\u0301tait 320 millions d\u2019anne\u0301es a\u0300 peine apre\u0300s le Big Bang. L\u2019Univers, ne\u0301 il y a 13,8 milliards d\u2019anne\u0301es, e\u0301tait encore tout jeune. Plus e\u0301tonnant encore: il a repe\u0301re\u0301 six galaxies a\u0300 peine plus re\u0301centes \u2013 500 a\u0300 700 millions d\u2019anne\u0301es apre\u0300s le Big Bang \u2013 mais de masse apparemment tre\u0300s e\u0301leve\u0301e, signe qu\u2019elles contiennent de\u0301ja\u0300 beaucoup d\u2019e\u0301toiles. Une de\u0301couverte qui a fait le buzz. Deux e\u0301quipes de scientifiques ont en effet annonce\u0301 tre\u0300s rapidement \u2013 et pre\u0301mature\u0301ment \u2013 qu\u2019elle e\u0301branlait les fondations du \u201cmode\u0300le lambda CDM\u201d. Autrement dit, la description actuelle de notre Univers e\u0301tabli par la the\u0301orie et les observations.<\/p>\n

De\u0301couvrez les images e\u0301poustouflantes de l\u2019Univers du James Webb prises en 2022 et 2023<\/p>\n

\u201cOn n\u2019attendait pas une formation d\u2019e\u0301toiles aussi to\u0302t. Mais il n\u2019est pas e\u0301tonnant que nos hypothe\u0300ses soient malmene\u0301es par l\u2019arrive\u0301e d\u2019un instrument performant, tempe\u0300re Herve\u0301 Dole. Gra\u0302ce au JWST, nous pourrons mieux comprendre la physique des galaxies et ame\u0301liorer ainsi notre mode\u0300le.\u201d Mais le James-Webb ne remontera pas jusqu\u2019au Big Bang. \u201cNous pourrons acce\u0301der a\u0300 l\u2019e\u0301poque de la re\u0301ionisation, autour de 180 millions d\u2019anne\u0301es\u201d , pre\u0301cise l\u2019astrophysicien. C\u2019est le moment ou\u0300 naissent les premie\u0300res galaxies. Leurs jeunes e\u0301toiles tre\u0300s chaudes e\u0301mettent un fort rayonnement ultraviolet. Sous leur effet, l\u2019Univers, jusqu\u2019alors opaque, devient transparent.<\/p>\n

JWST a aussi de\u0301tecte\u0301, a\u0300 700 millions d\u2019anne\u0301es apre\u0300s le Big Bang, un jeune amas de galaxies. \u201cNous essayons de comprendre les me\u0301canismes de formation de ces structures en les observant le plus to\u0302t possible dans l\u2019histoire de l\u2019Univers\u201d, souligne Herve\u0301 Dole. Mais les amas pre\u0301sentent un autre inte\u0301re\u0302t: l\u2019e\u0301norme masse qu\u2019ils constituent joue un ro\u0302le de lentille, amplifiant la lumie\u0300re de galaxies situe\u0301es tre\u0300s loin en arrie\u0300re-plan. C\u2019est l\u2019effet de \u201clentille gravitationnelle\u201d, pre\u0301dit par la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale d\u2019Albert Einstein. Ces galaxies apparaissent de\u0301forme\u0301es. En mesurant cette de\u0301formation, on peut de\u0301duire la masse et la morphologie de l\u2019amas.<\/p>\n

L\u2019un des phe\u0301nome\u0300nes les plus fascinants de l\u2019astrophysique est la lentille gravitationnelle: de me\u0302me que, sur Terre, une lentille de verre de\u0301vie les rayons lumineux, de\u0301formant les objets place\u0301s derrie\u0300re elle, dans le Cosmos, un corps massif courbe la lumie\u0300re qui passe a\u0300 proximite\u0301, et peut donner naissance a\u0300 plusieurs images d\u2019un objet situe\u0301 derrie\u0300re lui. Ici, la supernova Hope se de\u0301couvre dans trois positions diffe\u0301rentes gra\u0302ce a\u0300 l\u2019amas de galaxies G165, qui sert de lentille. Cre\u0301dit: JWST<\/p>\n

JWST a observe\u0301 G165, un amas ayant un e\u0301norme effet de lentille, a\u0300 environ 4,5 milliards d\u2019anne\u0301es-lumie\u0300re de la Terre. Il transmet la lumie\u0300re de quantite\u0301 de galaxies plus lointaines, dont au moins une comporte un point tre\u0300s brillant: une supernova ! Dans notre Voie lacte\u0301e, ces explosions d\u2019e\u0301toiles en fin de vie sont rarissimes \u2013 la dernie\u0300re remonte a\u0300 1987. \u201cLeur observation est utile pour mieux connai\u0302tre la vitesse de l\u2019expansion de l\u2019Univers\u201d, pre\u0301cise Herve\u0301 Dole. En effet, leur luminosite\u0301 initiale e\u0301tant connue, elles jouent le ro\u0302le de \u201cphares\u201d permettant de mesurer leur distance et donc de calculer cette vitesse.<\/p>\n

Beaucoup plus pre\u0300s de nous, JWST a pointe\u0301 vers la ne\u0301buleuse d\u2019Orion, dans la constellation du me\u0302me nom, a\u0300 1.340 anne\u0301es-lumie\u0300re de la Terre. Objectif: comprendre comment se forment les e\u0301toiles. La\u0300 ou\u0300 les images de Hubble ne montraient que la surface, la vision infrarouge de JWST plonge dans les nuages de gaz et re\u0301ve\u0300le dans toutes les directions de fins filaments de matie\u0300re qui pourraient faciliter la formation d\u2019e\u0301toiles. Les cliche\u0301s montrent aussi des e\u0301toiles en formation, dans leur cocon de poussie\u0300re, avec un disque de matie\u0300re contenant des embryons de plane\u0300tes. \u201cPar analogie, on pourra mieux comprendre comment s\u2019est forme\u0301 le Syste\u0300me solaire\u201d, explique Olivier Berne\u0301, de l\u2019Irap (Institut de recherches en astrophysique et plane\u0301tologie) de Toulouse, dont l\u2019e\u0301quipe a traite\u0301 les premie\u0300res images de JWST.<\/p>\n

Mais le te\u0301lescope spatial fait plus que des images. Il est muni de deux spectrographes, Nirspec (pour l\u2019infrarouge proche) et Miri (infrarouge moyen, de\u0301veloppe\u0301 pour partie en France), qui de\u0301composent la lumie\u0300re en \u201craies\u201d, correspondant a\u0300 autant de longueurs d\u2019onde. A\u0300 chaque espe\u0300ce chimique correspond une ou plusieurs longueurs d\u2019ondes caracte\u0301ristiques. C\u2019est ainsi que l\u2019e\u0301quipe d\u2019Olivier Berne\u0301 a de\u0301couvert dans cette me\u0302me ne\u0301buleuse d\u2019Orion le cation me\u0301thyle (CH3+). L\u2019existence de cette mole\u0301cule tre\u0300s simple e\u0301tait pre\u0301dite depuis longtemps par les astrophysiciens, comme e\u0301tant a\u0300 l\u2019origine de la chimie des e\u0301toiles, mais elle n\u2019avait jamais e\u0301te\u0301 de\u0301tecte\u0301e. \u201cIl est important de comprendre comment la chimie se complexifie pour donner des mole\u0301cules organiques, et finalement le vivant. CH3+ est au de\u0301but de la chai\u0302ne\u201d, souligne Olivier Berne\u0301.<\/p>\n

L\u2019art de colorier l\u2019Univers<\/b><\/p>\n

Les images du James Webb sont inaccessibles a\u0300 l\u2019\u0153il humain. Parce qu\u2019elles sont prises dans l\u2019infrarouge, mais aussi parce que la plupart des objets ce\u0301lestes qu\u2019il observe e\u0301mettent si peu de lumie\u0300re que les capturer ne\u0301cessite des heures de pose. Ce que les astronomes re\u0301cupe\u0300rent, ce sont des pixels porteurs d\u2019informations sur les objets vise\u0301s: quantite\u0301 de matie\u0300re, composition chimique, tempe\u0301rature. Lorsqu\u2019ils souhaitent mettre en e\u0301vidence une mole\u0301cule ou un flux de matie\u0300re, ils utilisent un filtre approprie\u0301. Des couleurs sont ensuite applique\u0301es aux images. Elles obe\u0301issent ge\u0301ne\u0301ralement a\u0300 une convention, contraire a\u0300 celle de nos robinets de salle de bains: le bleu est attribue\u0301 aux objets les plus chauds, le rouge aux plus froids.<\/p>\n

Dans ce cadre, depuis Hubble, la Nasa a e\u0301labore\u0301 sa propre palette de couleurs, qu\u2019elle utilise pour sa communication envers le public. Selon la chercheuse en culture visuelle Elisabeth Kessler, de l\u2019Universite\u0301 Stanford aux E\u0301tats-Unis, \u201con peut rapprocher les images de Hubble et du James Webb des \u0153uvres des peintres ame\u0301ricains du 19e sie\u0300cle, qui repre\u0301sentaient les grandes e\u0301tendues sauvages. Et alors qu\u2019il n\u2019y a ni haut ni bas dans l\u2019espace, les images diffuse\u0301es sont toujours oriente\u0301es pour sugge\u0301rer un paysage.\u201d Le mythe de la \u201cfrontie\u0300re\u201d, a\u0300 l\u2019origine des E\u0301tats-Unis, est aussi pre\u0301sent dans le Cosmos.<\/p>\n

Au c\u0153ur de l\u2019atmosphe\u0300re des exoplane\u0300tes<\/b><\/p>\n

Encore plus fascinant: JWST va permettre d\u2019en savoir plus sur les exoplane\u0300tes. On en recense aujourd\u2019hui pre\u0300s de 5500, \u201cjupiters chauds\u201d, \u201csuperterres\u201d et autres \u201cminineptunes\u201d. JWST ne sera pas un de\u0301couvreur. Mais gra\u0302ce a\u0300 ses spectrographes, il analysera leur atmosphe\u0300re. Les exoplane\u0300tes naissent dans les disques de poussie\u0300re autour des jeunes e\u0301toiles, plus ou moins loin de celles-ci. \u201cLes informations collecte\u0301es permettront de savoir ou\u0300 et comment elles se sont forme\u0301es\u201d, explique Pierre-Olivier Lagage, astrophysicien au Commissariat a\u0300 l\u2019e\u0301nergie atomique (CEA).<\/p>\n

JWST tire profit de ce que les astronomes appellent le \u201ctransit\u201d. Lorsqu\u2019une exoplane\u0300te passe devant une e\u0301toile, la lumie\u0300re de cette dernie\u0300re e\u0301claire les mole\u0301cules de son atmosphe\u0300re, laissant dans le spectre qui en re\u0301sulte une signature qui permet de les identifier. Le James-Webb a de\u0301ja\u0300 explore\u0301 l\u2019atmosphe\u0300re de Wasp 39b, une exoplane\u0300te orbitant autour d\u2019une e\u0301toile de la constellation de la Vierge, a\u0300 700 anne\u0301es-lumie\u0300re de la Terre: \u201cOn a de\u0301couvert du CO2, ce qui e\u0301tait pre\u0301visible, pre\u0301cise Pierre-Olivier Lagage. Mais aussi du dioxyde de soufre (SO2), une surprise. Cette mole\u0301cule te\u0301moigne d\u2019une chimie a\u0300 l\u2019\u0153uvre. Elle est fabrique\u0301e par l\u2019action des rayonnements ultraviolets sur l\u2019atmosphe\u0300re.\u201d<\/p>\n

Un syste\u0300me plane\u0301taire concentre tous les regards: Trappist 1, une e\u0301toile situe\u0301e a\u0300 40 anne\u0301es-lumie\u0300re de la Terre, dans la constellation du Verseau. Pas moins de sept plane\u0300tes tournent autour d\u2019elle, toutes potentiellement rocheuses. JWST a de\u0301ja\u0300 livre\u0301 des informations sur la plane\u0300te Trappist 1b: \u201cNous avons pu mesurer sa tempe\u0301rature, qui est de 503 K (environ 230 \u00b0C). Elle n\u2019a probablement pas d\u2019atmosphe\u0300re, comme Mercure dans notre syste\u0300me solaire. Nous souhaitons observer les plane\u0300tes de Trappist qui se trouvent dans la zone habitable de leur e\u0301toile (la\u0300 ou\u0300 de l\u2019eau peut se maintenir a\u0300 l\u2019e\u0301tat liquide, ndlr), mais cela demandera beaucoup de temps de te\u0301lescope.\u201d Ces plane\u0300tes ne ressemblent pas a\u0300 la Terre, car Trappist est plus petite que le Soleil et beaucoup plus froide. Et elles sont 6 a\u0300 40 fois plus proches de leur e\u0301toile que notre plane\u0300te de la no\u0302tre.<\/p>\n

Le te\u0301lescope spatial pourrait-il analyser l\u2019atmosphe\u0300re d\u2019une plane\u0300te en tout point semblable a\u0300 la Terre, tournant autour d\u2019une e\u0301toile jumelle du Soleil ? \u201cNon, re\u0301pond sans de\u0301tour Pierre-Olivier Lagage. JWST n\u2019est pas assez sensible. Il faudra envoyer dans l\u2019espace plusieurs te\u0301lescopes travaillant ensemble, comme ceux du projet LIFE, a\u0300 l\u2019e\u0301tude a\u0300 l\u2019Agence spatiale europe\u0301enne.\u201d Et vient la question qui bru\u0302le les le\u0300vres: comment de\u0301tecter une manifestation de la vie dans l\u2019atmosphe\u0300re d\u2019une exoplane\u0300te ? \u201cIl faudrait pour cela savoir reconnai\u0302tre une mole\u0301cule caracte\u0301ristique d\u2019une activite\u0301 biologique. Un gaz, l\u2019ozone, qui sur Terre se forme a\u0300 partir de l\u2019oxyge\u0300ne produit par les micro-organismes, serait un bon candidat. Mais il peut aussi se former de manie\u0300re purement chimique. Si l\u2019on de\u0301tectait quelque chose, il faudrait des anne\u0301es pour le confirmer.\u201d<\/p>\n

En attendant, les scientifiques se bousculent pour acce\u0301der au te\u0301lescope: il y a cinq ou six fois plus de demandes que de temps disponible. La dure\u0301e the\u0301orique de sa mission est de cinq ans. Mais le lancement sans faute d\u2019Ariane 5, qui a permis d\u2019e\u0301conomiser le carburant du te\u0301lescope spatial, repousse l\u2019e\u0301che\u0301ance a\u0300 dix ans, peut-e\u0302tre beaucoup plus. Hubble lui-me\u0302me, malgre\u0301 ses trente-trois ans de service, n\u2019a pas encore baisse\u0301 le rideau.<\/p>\n

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