Fin décembre dernier, on se félicitait de la réussite du lancement du télescope spatial James-Webb (JWST), le télescope le plus grand jamais construit, si immense qu’il avait dû être plié comme un origami. Depuis l’orbite de Lagrange, à 1,5 million de kilomètres de la Terre, son point d’observation, il a commencé à scruter l’Univers dans l’infrarouge. Et le 11 juillet, le président américain, Joe Biden, a dévoilé sa toute première photo officielle, d’une résolution exceptionnelle, de galaxies très lointaines.
On y découvre l’Univers tel qu’il était il y a 13,8 milliards d’années, soit seulement 100 millions d’années après sa naissance. En fait, il s’agit d’une toute petite portion de l’Univers, équivalente à un grain de sable tenu au bout d’un bras.
Ciel profond
Avec cette image du ciel profond époustouflante, ainsi que les quatre autres clichés révélés le lendemain, la Nasa s’offre un formidable coup de projecteur à l’occasion du début des opérations scientifiques qui vont commencer très rapidement et se poursuivre pendant vingt ans. De quoi s’émerveiller, mais aussi déjà d’entrevoir des découvertes futures renversantes.
Le JWST a été conçu pour repousser les limites du télescope Hubble qui, lui, ne pouvait pas voir plus loin que 500 millions d’années après le big bang. Être capable de voir plus loin dans l’Univers ne nécessite pas seulement d’utiliser un télescope plus puissant. Il faut prendre en compte l’expansion de l’Univers, qui décale le spectre des objets lointains vers le rouge.
Or, le JWST a une très bonne résolution dans le domaine de l’infrarouge, ce qui le rend théoriquement capable de voir des galaxies jusqu’à 200 millions d’années après la naissance de l’Univers. Ses quatre instruments ultraperfectionnés analysent la lumière récoltée par un immense miroir de 6,5 mètres de diamètre. Les données recueillies sont ensuite transmises aux chercheurs grâce à une antenne. C’est ainsi qu’est parvenu jusqu’à nous le cliché du ciel profond, plus exactement de l’amas de galaxies Smacs 0723, distant de 4,6 milliards d’années-lumière, et qui a nécessité un temps de pose de douze heures.
Lentille gravitationnelle
Au-delà de son époustouflante beauté, ce cliché peut apporter son lot d’informations scientifiques. L’œil de David Elbaz, astrophysicien au CEA et auteur de « la Plus Belle Ruse de la lumière » paru aux éditions Odile Jacob en 2021, a été attiré par trois éléments « remarquables ». Le premier est au centre de l’image. « Au centre de l’image, je vois de la lumière blanche diffuse qui n’est pas associée à une galaxie. Ce serait des étoiles expulsées des galaxies avec leurs planètes et qui flotteraient dans l’espace », indique-t-il. Avant de compléter, « il y aurait des milliards d’étoiles errantes, ce serait une potentielle découverte à explorer ».
Deuxième élément remarquable de l’image : l’effet loupe. Il est dû à l’amas de galaxies Smacs 0723 lui-même, qui se comporte comme une lentille gravitationnelle, ce qui grossit des galaxies très éloignées derrière lui et les rend pour la première fois visibles. « Si vous regardez une image à travers un verre à pied, l’image sera déformée.
Dans cette première image de l’Univers profond, il s’agit d’une déformation analogue, mais, au lieu de la courbure du verre, c’est la courbure de l’espace », explique David Elbaz. Autrement dit, et cela émerveille le spécialiste, « il s’agit d’une manifestation visible de ce que disait Einstein : que l’Univers pouvait se plier ».
Enfin, troisième élément qui accroche l’œil de l’astronome, la présence de points rouges qui sont en fait des galaxies très lointaines, et donc très âgées. « C’est l’aube de l’Univers , commente-t-il. Potentiellement, c’est un trésor. Mais, comme pour un archéologue qui pense avoir trouvé quelque chose de très ancien… Maintenant, il va falloir le prouver. »
Une question se pose alors au novice face à cette image : les couleurs sont-elles celles de l’Univers ? Si l’œil humain était capable de voir si loin, verrait-il certaines galaxies rouges ? La réponse est négative, la lumière n’est pas accessible à l’œil. Le JWST voit dans l’infrarouge, lui. « Les formes sont exactement les vraies et il n’y a pas de retouche. En revanche, à partir d’une combinaison de photos en noir et blanc, on décide des couleurs », détaille David Elbaz.
En fait, les couleurs sont choisies par souci esthétique, mais aussi d’information scientifique dans la mesure où elles sont attribuées selon la longueur d’ondes émises par les objets célestes. Artistes et scientifiques, réunis dans le Hubble Heritage Project, réfléchissent et débattent sur la façon de colorer l’Univers.