Retour sur les premières et incroyables image du télescope spatial James Webb
Comme vous l’avez sans doute entendu ou vu ce mercredi, le plus puissant télescope spatial au monde a publié ses premières photographies en couleur de l’univers et votre Guru n’était pas disponible hier… il se rattrape !
Six mois après avoir atteint sa destination en orbite autour du Soleil, à plus d’un million de kilomètres au-dessus de la Terre, le télescope spatial James Webb (JWST) renvoie ses premières images en couleur.
En avril, les instruments du JWST ont été alignés. En mai, nous avons reçu les premières images d’étalonnage montrant la qualité sans précédent avec laquelle James Webb nous aidera à comprendre et contempler le cosmos pour les 20 prochaines années.
Représentation artistique du télescope spatial James Webb dans l’espace avec ses principaux éléments entièrement déployés. (NASA GSFC/ CIL/ Adriana Manrique Gutierrez)
Et maintenant, c’est une série d’images en couleur faisant suite à l’impressionnante image que tous les astronomes attendaient… Parmi les images, on trouve donc la plus éloignée de l’univers primitif obtenue jusqu’à présent :
…l’atmosphères d’exoplanètes et des photographies réalisées à partir de 2 000 couleurs infrarouges différentes.
Les quelques scientifiques qui ont pu jeter un coup d’œil aux images ont déclaré qu’ils étaient au bord des larmes.
Pour Thomas Zurbuchen, administrateur associé des missions scientifiques de la NASA :
C’est un moment d’émotion lorsque vous voyez la nature libérer soudainement certains de ses secrets. Il ne s’agit pas d’une image. C’est une nouvelle vision du monde.
Le James Webb est équipé de quatre puissants instruments optiques. Ces quatre outils recueillent des données sur le cosmos dans des gammes spécifiques de longueurs d’onde du rayonnement électromagnétique (lumière) et des types d’images particuliers.
- L’instrument infrarouge moyen (MIRI) fournit des images et des observations spectroscopiques pour les rayonnements dont la longueur d’onde est comprise entre 4,9 et 28,8 micromètres.
- La caméra dans le proche infrarouge (NIRCam) est axée sur les longueurs d’onde de la lumière de 0,6 à 5,0 micromètres. Elle est également utilisée pour l’alignement des miroirs du JWST.
- L’imageur et spectrographe sans fente dans le proche infrarouge (NIRISS) observe à des longueurs d’onde comprises entre 0,6 et 5,0 micromètres.
- Le spectrographe dans le proche infrarouge (NIRSpec) fournit une spectroscopie de 0,6 à 5,3 micromètres.
Le spectre infrarouge de la lumière se situe juste à côté du spectre visible (380 à 700 nanomètres) et c’est essentiellement de la chaleur. La détection du rayonnement infrarouge est importante pour plusieurs raisons.
Une grande partie de l’univers est cachée derrière des voiles de gaz et d’autres particules dans notre propre galaxie, la Voie lactée. Entre les galaxies s’étend ce que l’on appelle le milieu intergalactique. Ce milieu masque les magnifiques structures qui se trouvent derrière, cachant ainsi la lumière visible de zones entières de l’univers.
La lumière infrarouge, en revanche, perce ce linceul pour révéler les structures qui dégagent de la chaleur, comme les étoiles et les nébuleuses.
Il faut déjà énormément de temps à la lumière de ces lointains objets pour atteindre nos observatoires sur et autour de la Terre, des milliards d’années. Au fur et à mesure de l’expansion de l’univers, les galaxies et les étoiles s’éloignent encore plus les unes des autres.
En raison de l’expansion de l’univers, les ondes électromagnétiques provenant d’une source comme une galaxie lointaine s’étirent et s’allongent.
Connu sous le nom de décalage Doppler, c’est le même effet que vous entendez lorsque des ondes sonores sont produites, par exemple, par une ambulance qui passe à toute vitesse devant vous. Au fur et à mesure que l’ambulance s’éloigne, sa sirène baisse d’intensité car les ondes sonores ont plus de distance à parcourir. Leur longueur d’onde augmente, ce qui entraîne une diminution de leur hauteur.
Exemple d’effet Doppler : la sirène du camion de pompier qui se déplace semble plus aigüe, alors qu’elle se rapproche et plus grave lorsque la sirène s’éloigne.
C’est la même chose avec la lumière, sauf qu’au lieu d’entendre une baisse de tonalité, nous voyons un « rougissement ». La lumière visible provenant d’objets éloignés « rougit » au point que, lorsqu’elle atteint la Terre, le rayonnement électromagnétique n’est plus visible, mais une portion de la partie infrarouge (sous le rouge) du spectre peut être détectée.
Étant donné que les données recueillies par le JWST ne se présentent pas sous la forme du spectre de couleurs visibles que nous connaissons, comment se fait-il que les images diffusées soient en couleurs ? Nous ne pouvons pas voir les couleurs infrarouges.
La couleur n’est pas appliquée au hasard. Certaines peuvent être mises en évidence pour attirer l’attention sur des caractéristiques spécifiques à des fins scientifiques, mais le processus de transformation des observations infrarouges en images en couleur découle de l’effet Doppler.
Tout comme la transposition d’une musique dans une tonalité différente ou le décalage du chant des baleines dans la gamme audible de l’audition humaine pour écouter le chant des cétacés, le rayonnement électromagnétique peut être décalé vers le haut.
Connaissant la vitesse d’expansion de l’univers, ainsi que la distance entre la Terre et la source de lumière, les astronomes peuvent « décaler » la lumière décalée vers le rouge provenant de l’objet. Nous obtenons ainsi une image optique de ce à quoi l’objet ressemble (ou ressemblait il y a des milliards d’années lorsque la lumière a quitté la surface de l’objet).
Après avoir décrit le processus ci-dessus, sans oublier le fait que le JWST observe de la lumière qui a voyagé sur des milliards d’années-lumière, vous comprendrez que la production des premières images du James Webb est plus compliquée que le pointer-cliquer d’un appareil photo de smartphone.
Selon l’astronome Klaus Pontoppidan, scientifique du projet Webb au Space Telescope Science Institute (STScI) aux États-Unis :
Lorsque vous obtenez les données, elles ne ressemblent en rien à une belle image en couleur. Elles ne ressemblent pratiquement à rien du tout. Ce n’est que lorsque vous savez, en tant qu’expert, ce qu’il faut rechercher que vous pouvez les apprécier.
Une partie du plaisir d’avoir le télescope le plus puissant de tous les temps est que nous ne sommes même pas sûrs de ce qui sera révélé.
Pour Joseph DePasquale, responsable du développement des images scientifiques au STScI :
Bien sûr, il y a des choses que nous attendons et espérons voir, mais avec un nouveau télescope et ces nouvelles données infrarouges à haute résolution, nous ne le saurons que lorsque nous les verrons.
Mais les premières images sont sûres de contenir certaines choses. Cela inclut l’image la plus éloignée prise à ce jour.
Parmi la liste des objets sur lesquels le télescope spatial James Webb a pointé pour nous donner le premier lot de photos en couleur, on trouve :
En image d’entête (clic pour agrandir) : la nébuleuse de la Carène, l’une des plus grandes et des plus brillantes nébuleuses dans le ciel. Elle se trouve à environ 7 600 années-lumière dans la constellation australe de la Carène. La nébuleuse abrite de nombreuses étoiles plusieurs fois plus grandes que le Soleil.
La nébuleuse aux huit éclats : ou nébuleuse de l’anneau austral, est une nébuleuse planétaire, un nuage de gaz en expansion entourant une étoile mourante. Elle mesure près d’une demi-année-lumière de diamètre et se trouve à environ 2 000 années-lumière. Cette comparaison montre des observations de la nébuleuse en lumière dans le proche infrarouge, à gauche, et en lumière infrarouge moyenne, à droite.
(NASA, ESA, CSA et STScI)
Le quintette de Stephan : À environ 290 millions d’années-lumière, situé dans la constellation de Pégase. Quatre des cinq galaxies du quintette sont enfermées dans une danse cosmique de rencontres rapprochées répétées.
(NASA, ESA, CSA et STScI)
SMACS 0723 : des amas de galaxies massifs au premier plan amplifient et déforment la lumière des objets situés derrière eux, ce qui permet d’obtenir une vue en profondeur de galaxies extrêmement lointaines et peu lumineuses.
Décrite par votre Guru ici :
Il y a environ 20 ans, l’étude du champ ultra-profond du télescope spatial Hubble a permis d’observer les plus anciennes galaxies visibles datant d’environ 800 millions d’années après le Big Bang, qui aurait eu lieu il y a environ 13,8 milliards d’années.
La NASA a également présenté la première étude par le JWST de l’atmosphère d’une planète en dehors du système solaire, la géante gazeuse chaude connue sous le nom de WASP-96 b. Le Guru en a fait l’article :
Le 27 juin, la NASA a annoncé que l’instrument NIRISS avait terminé ses préparatifs et qu’il révélerait plus de 2 000 couleurs infrarouges. Ce mode sera spécifiquement utilisé pour examiner les atmosphères des exoplanètes.
Lorsque les planètes orbitent autour de leur étoile, elles absorbent une partie de la lumière de cette dernière. L’absorption de longueurs d’onde spécifiques est liée à la présence de molécules particulières dans l’atmosphère des planètes extrasolaires. Ainsi, lorsqu’une planète passe devant son étoile, les astronomes peuvent utiliser l’outil NIRISS pour déterminer la composition chimique de ces airs extraterrestres et potentiellement trouver ceux sur lesquels nous pouvons respirer et/ ou trouver une vie extraterrestre.
La capacité de spectroscopie sans fente pour un seul objet de l’instrument NIRISS est un assemblage de prismes spécialisés qui disperse la lumière pour créer trois spectres infrarouges distincts afin de révéler les 2 000 teintes en une seule observation.
Ces images donnent un aperçu alléchant de ce que le JWST nous réserve encore…
Sur le site de la NASA : NASA Reveals Webb Telescope’s First Images of Unseen Universe.