James Webb, la lunette de Galilée 400 ans après

Qu’est-ce qui distingue James Webb de Hubble ?

D’abord, il faut rappeler que dans l’espace, plus nous voyons loin avec nos télescopes plus nous observons l’Univers ancien, une idée énoncée pour la première fois au XIX^e siècle par… Edgar Poe ! C’est un peu comme si un paléontologue doté de puissantes jumelles pouvait observer dans une lointaine clairière, une tribu d’Australopithèques en train de partager un quartier de viande il y a 3,5 millions d’années. Quelle chance pour les astronomes de pouvoir ainsi observer toute l’histoire de l’Univers depuis ses débuts !

Doté d’un miroir de 6,5 mètres, soit 2,7 fois plus que celui d’Hubble (7 fois en surface) et situé à l’abri des pollutions terrestres à 1,5 million de km de nous, James Webb voit bien plus loin que son prédécesseur. Il peut approcher le Big Bang et observer le cosmos dans ses premières centaines de millions d’années, c’est-à-dire la période de formation des étoiles et des galaxies.

Là intervient un autre phénomène : à cause de l’expansion de l’Univers, l’image qui nous vient de si loin ne se situe plus dans les fréquences lumineuses visibles, mais dans l’infrarouge. En effet, pendant ce long chemin, les longueurs d’ondes de la lumière se sont dilatées avec l’espace-temps. L’image ci-jointe est faite de couleurs reconstituées, car en infrarouge, nous ne verrions rien.

Que lire dans la première photo du télescope James Webb ?

Dans la ligne de visée de cette photo, on trouve naturellement des galaxies se situant à différentes distances, ainsi d’ailleurs que quelques étoiles proches. Elle a été sélectionnée parce que l’on y voit un grand nombre de galaxies très anciennes : celles qui sont rougeoyantes.

Si la NASA a sélectionné cette photo pour nous épater, c’est qu’elle présente une spécificité intéressante. Elle pénètre l’Univers très lointain grâce à une astuce prédite par Einstein : la lentille gravitationnelle. Le savant génial avait conçu qu’une galaxie ou un amas galactique, par sa masse, courbait la lumière comme le font les lentilles de nos lunettes. Dans la photo présentée, la ligne de visée traverse un amas galactique que l’on ne discerne pas. Il a pour effet d’ajouter une lentille (gravitationnelle) aux miroirs (optiques) de James Webb. Cet amas se situe à environ 4,6 milliards d’années-lumière de nous. Il grossit les galaxies de l’arrière-plan, au point que l’on y distingue certaines situées à 13,7 milliards d’années-lumière. Elles ont émis leur lumière une centaine de millions d’années après le Big Bang et font partie des premières apparues dans le cosmos.

La lentille gravitationnelle, très utilisée en astronomie, permet donc de voir bien plus loin, mais elle présente aussi un défaut. Sur le dessin ci-contre, vous voyez à gauche un fond de galaxies lointaines. À droite, la lentille grossit une partie de ces galaxies, mais elle les déforme selon des arcs de cercles concentriques. En observant la photo de la NASA, vous voyez bien certaines galaxies ainsi déformées. Celles qui ne le sont pas se trouvent plus près dans la ligne de visée et sont plus récentes.

Combien de temps fonctionnera James Webb ?

La mission est prévue pour durer au minimum une dizaine d’années. Mais attention, la NASA ne dispose d’aucun joker en cas de panne : impossible d’aller réparer l’appareil à 1,5 millions de km ! Les techniciens ont déjà eu quelques sueurs froides car en quelques semaines, le miroir du télescope, bien plus grand et exposé que celui de Hubble, a déjà subi cinq impacts de micrométéorites de la taille d’un grain de sable très fin. La position de chacun des 18 éléments du miroirs est ajustée à 10 nanomètres près, cent fois moins que la taille d’une bactérie. Après un impact, il faut reprendre ces réglages. La grande question est en combien d’années le miroir de James Webb se sera transformé en passoire.