L’observatoire spatial James Webb de la NASA, le télescope spatial le plus puissant du monde, devrait révéler à quoi ressemblait le cosmos lorsqu’il était nouveau-né.
Imaginez que vous grandissiez sans aucun souvenir de votre éducation ou que vous ne sachiez rien de vos origines, puis que vous passiez des années à chercher des réponses. Puis, quelqu’un vous apporte une boîte contenant une cachette d’images de vous-même lorsque vous étiez enfant. La possibilité d’étudier chaque aspect, à la recherche d’indices sur vous-même et sur la façon dont vous êtes devenu ce que vous êtes, serait enfin à vous.
Lorsqu’un télescope de 10 milliards de dollars, attendu depuis longtemps, sera finalement mis en orbite dans les prochains jours, les scientifiques vivront une expérience similaire. Si tout se passe comme prévu, il révélera bientôt à quoi ressemblait le cosmos lorsqu’il était bébé, il y a environ 14 milliards d’années.
Selon la NASA, le télescope spatial James Webb, le plus puissant jamais construit, est actuellement en attente de lancement sur une rampe de lancement en Guyane française. Une galaxie si lointaine que sa lumière a voyagé dans l’espace pendant pratiquement toute l’histoire de l’univers devrait pouvoir être détectée par les détecteurs infrarouges du télescope.
En d’autres termes, lorsque les astronomes détecteront la lumière de ces étoiles et galaxies, ce sera comme s’ils obtenaient des images dans le temps d’il y a très, très, très longtemps.
Afin de reconstituer l’histoire de la façon dont les galaxies se sont formées et ont évolué vers les galaxies que nous voyons et habitons aujourd’hui, Marusa Bradac, astronome à l’Université de Californie, Davis, tente de reconstituer l’histoire de la façon dont les galaxies se sont formées et ont évolué vers les galaxies que nous voyons et habitons aujourd’hui. « Si le début de l’évolution n’est pas correct, il est vraiment difficile de comprendre à quoi ressemblait le développement complet par la suite. »
Un télescope ou une machine à remonter le temps, telle est la question
Bien que la galaxie de la Voie lactée soit le foyer de l’humanité, il existe des centaines de milliards, voire des trillions, d’autres galaxies dans le cosmos.
« La galaxie d’Andromède est la grande galaxie la plus proche de la Voie lactée. En fait, vous pouvez la voir à l’œil nu, ce qui est très étonnant », s’exprime M. Brada : Dans cette galaxie, vous la voyez exactement comme elle était il y a 2,2 millions d’années, lorsque vous la regardez. »
Cela est dû au fait que la lumière met 2,2 millions d’années à voyager de la galaxie d’Andromède à la Terre.
Les astronomes ont pu observer des galaxies beaucoup plus lointaines grâce à l’utilisation de télescopes, ce qui signifie qu’ils ont pu remonter plus loin dans l’histoire de l’univers. Le télescope spatial Hubble a jusqu’à présent trouvé la galaxie la plus éloignée jamais observée, GN-z11. Cette galaxie est la galaxie la plus éloignée jamais découverte.
Pour un œil non averti, elle semble être une tache cramoisie, mais selon Charlotte Mason, professeur associé au Cosmic Dawn Center de l’Institut Niels Bohr et de l’Université de Copenhague, « c’est vraiment comme si l’on voyait dans le passé, il y a environ 13,3, 13,4 milliards d’années. » « C’est juste 300, 400 millions d’années après le Big Bang », précise le cosmologiste.
Compte tenu des limites de la capacité de Hubble à remonter le temps, la découverte de cette galaxie est un peu une chance. Les astronomes viennent de la découvrir grâce aux décennies d’observations de Hubble, qui leur ont permis de balayer une grande partie du ciel, et cette galaxie primitive particulière est remarquablement brillante.
Il se pourrait qu’elle soit beaucoup plus massive ou qu’elle génère des étoiles beaucoup plus rapidement que ne l’indiquent la plupart des modèles théoriques, selon les conclusions de Mason. « Grâce à la découverte de cette galaxie, nous avons déjà commencé à remettre en question certaines de nos idées sur la croissance des galaxies ».
Le télescope spatial James Webb devrait être en mesure de fournir davantage d’informations sur un grand nombre d’autres galaxies aussi anciennes ou même plus anciennes, ce qui aidera les chercheurs dans leurs efforts pour comprendre comment les galaxies se forment et se transforment en formes et structures familières que nous voyons aujourd’hui, selon la NASA.
L’astronome Garth Illingworth, de l’université de Californie à Santa Cruz, estime que « nous avons en fait besoin d’échantillons bien meilleurs, nous avons besoin de beaucoup plus de galaxies, et nous devons remonter dans le temps pour comprendre comment les galaxies évoluent. »
Le télescope spatial James Webb sera équipé de technologies qui lui permettront de remonter le temps 100 millions à 200 millions d’années après le Big Bang, selon la NASA.
« En substance, il s’agit de la période pendant laquelle les scientifiques pensent que les toutes premières galaxies sont nées », explique Mason.
Ce télescope, dont la conception et la construction ont pris des décennies, est également équipé de dispositifs qui permettront aux scientifiques d’étudier la composition chimique des galaxies.
Observer l’explosion des toutes premières étoiles du cosmos
Selon M. Mason, trouver la lumière de la toute première galaxie, ou peut-être des toutes premières étoiles, est le Graal des scientifiques qui étudient les origines du cosmos. Les étoiles seraient nées des éléments générés par le Big Bang, qui auraient été principalement constitués d’hélium et d’hydrogène.
Le physicien Mason explique qu’ils ont « préparé le terrain pour tout le développement futur des galaxies et des étoiles ». « Elles ont été capables de transformer complètement leur environnement ».
En revanche, les chances de repérer de telles étoiles avec le télescope spatial James Webb sont très faibles. Il existe un « risque peut-être encore plus grand » qu’une de ces étoiles explose, selon Mason.
Cela aurait entraîné l’éjection d’autres composants chimiques formés dans les premières étoiles, ce qui aurait placé le cosmos sur une trajectoire où le carbone, l’oxygène et d’autres éléments auraient finalement servi d’éléments constitutifs de la vie sur Terre.
Illingworth soutient que le télescope spatial James Webb ne sera pas en mesure de voir la toute première étoile jamais observée par un télescope.
« C’est tout simplement virtuellement impossible », ajoute-t-il, précisant que même les galaxies en développement les plus anciennes et les plus petites, ne comptant que quelques étoiles, ont peu de chances d’être découvertes.
Nous reviendrons au moment où nous avons vu pour la première fois des galaxies à un stade très précoce, de sorte que nous pourrons suivre toute l’histoire de l’univers, littéralement depuis ce moment, 200 millions d’années après le Big Bang, jusqu’à aujourd’hui, dit Illingworth. « C’est l’une des plus belles choses de l’utilisation d’un télescope comme celui-ci ».
Mason souligne que les humains regardent depuis longtemps vers les cieux et tentent de donner un sens à notre position dans le cosmos, et le télescope spatial James Webb est la prochaine étape dans cette quête séculaire.
« Comment en sommes-nous arrivés là ? D’où vient notre univers, et comment est-il arrivé au point où nous pouvons nous asseoir ici et y réfléchir ? « , s’interroge-t-elle. « Cela, à mon sens, implique de commencer par le tout début. Qu’est-ce qui a provoqué la formation des toutes premières galaxies de notre univers ? Parce qu’elles sont les éléments constitutifs fondamentaux de la Voie lactée, la galaxie dans laquelle nous résidons. »
