Le télescope Webb défie déjà ce que les astronomes pensaient savoir

Commentaire

Le télescope spatial James Webb, qui fonctionne magnifiquement alors qu’il examine l’univers, a fait se gratter la tête des astronomes. L’univers très lointain semble un peu différent que prévu.

Le télescope, lancé il y a huit mois et en orbite autour du soleil à environ un million de kilomètres de la Terre, a capturé des images de galaxies extrêmement faibles qui ont émis leur lumière au cours du premier milliard d’années environ après le big bang. L’observation de ces galaxies “précoces” est l’une des principales missions du télescope – pour voir plus profondément dans l’espace et plus loin dans le temps que n’importe quel télescope précédent.

Les premiers résultats scientifiques sont apparus ces dernières semaines, et ce que le télescope a vu dans l’espace le plus profond est un peu déroutant. Certaines de ces galaxies lointaines sont étonnamment massives. Une hypothèse générale était que les premières galaxies – qui se sont formées peu de temps après l’allumage des premières étoiles – seraient relativement petites et déformées. Au lieu de cela, certains d’entre eux sont grands, lumineux et bien structurés.

Le télescope Webb est étonnant. Mais l’univers l’est encore plus.

“Les modèles ne prédisent tout simplement pas cela”, a déclaré Garth Illingworth, astronome à l’Université de Californie à Santa Cruz, à propos des premières galaxies massives. « Comment faites-vous cela dans l’univers à une époque si précoce ? Comment formez-vous autant d’étoiles si rapidement ?

Ce n’est pas une crise cosmologique. Ce qui se passe, c’est beaucoup de science rapide, menée “en temps réel”, comme le dit l’astrophysicien Jeyhan Kartaltepe du Rochester Institute of Technology. Les données du nouveau télescope jaillissent et elle fait partie des légions d’astronomes qui publient de nouveaux articles, les publiant rapidement en ligne avant l’examen par les pairs.

Le Webb voit des choses que personne n’a jamais vues avec des détails aussi précis et à des distances aussi énormes. Des équipes de recherche à travers la planète examinent les données publiées et se précipitent pour repérer les galaxies les plus éloignées ou faire d’autres découvertes remarquables. La science progresse souvent à un rythme majestueux, faisant progresser les connaissances progressivement, mais le Webb déverse des tonnes de données alléchantes sur les scientifiques en même temps. Les estimations préliminaires des distances seront affinées après un examen plus approfondi.

Kartaltepe a déclaré qu’elle ne s’inquiétait certainement pas d’une quelconque tension entre la théorie astrophysique et ce que le Webb voit : “Nous pourrions nous gratter la tête un jour, mais un jour plus tard, ‘Oh, tout cela a du sens maintenant’.”

La NASA dévoile les premières images du télescope spatial James Webb

Ce qui a surpris l’astronome Dan Coe du Space Telescope Science Institute sont le nombre de galaxies en forme de disque bien formées.

“Nous pensions que l’univers primitif était cet endroit chaotique où il y avait tous ces amas de formation d’étoiles, et tout était pêle-mêle”, a déclaré Coe.

Cette hypothèse sur l’univers primitif était due en partie aux observations du télescope spatial Hubble, qui ont révélé des galaxies primitives agglomérées et de forme irrégulière. Mais Hubble observe dans une portion relativement étroite du spectre électromagnétique, y compris la lumière « visible ». Webb observe dans l’infrarouge, recueillant de la lumière en dehors de la portée de Hubble. Avec Hubble, Coe a déclaré : « Il nous manquait toutes les étoiles les plus froides et les étoiles les plus âgées. Nous ne voyions vraiment que les jeunes chauds.

L’explication la plus simple pour ces galaxies étonnamment massives est que, au moins pour certaines d’entre elles, il y a eu une erreur de calcul – peut-être due à une astuce de lumière.

Les galaxies lointaines sont très rouges. Ils sont, dans le jargon astronomique, “décalés vers le rouge”. Les longueurs d’onde de la lumière de ces objets ont été étirées par l’expansion de l’univers. Ceux qui semblent les plus rouges – qui ont le redshift le plus élevé – sont présumés être les plus éloignés.

Mais la poussière peut fausser les calculs. La poussière peut absorber la lumière bleue et faire rougir l’objet. Il se pourrait que certaines de ces galaxies très éloignées et fortement décalées vers le rouge soient simplement très poussiéreuses, et pas aussi éloignées (et aussi «jeunes») qu’elles le paraissent. Cela réalignerait les observations sur ce que les astronomes attendaient.

Ou une autre explication pourrait faire surface. Ce qui est certain, c’est que, pour l’instant, le télescope de 10 milliards de dollars – un effort conjoint de la NASA et des agences spatiales du Canada et de l’Europe – fournit de nouvelles observations non seulement de ces galaxies lointaines, mais aussi d’objets plus proches comme Jupiter, un astéroïde géant et une comète nouvellement découverte.

La dernière découverte de Webb a été annoncée jeudi : du dioxyde de carbone a été détecté dans l’atmosphère d’une planète géante lointaine nommée WASP-39 b. Il s’agit de “la première détection définitive de dioxyde de carbone dans l’atmosphère d’une exoplanète”, selon Knicole Colon, scientifique du projet Webb à la NASA. Bien que WASP-39 b soit considéré comme beaucoup trop chaud pour être habitable, la détection réussie du dioxyde de carbone démontre l’acuité de la vision de Webb et est prometteuse pour l’examen futur de planètes lointaines qui pourraient abriter la vie.

Le télescope est contrôlé par des ingénieurs du Space Telescope Science Institute de Baltimore. Le centre des opérations de la mission se trouve au deuxième étage de l’institut, qui se trouve en bordure du campus de l’université Johns Hopkins.

Un matin récent, seules trois personnes faisaient partie du personnel de la salle de contrôle de vol : le contrôleur des opérations Irma Aracely Quispe-Neira, l’ingénieur des systèmes au sol Evan Adams et le contrôleur de commandement Kayla Yates. Ils étaient assis à une rangée de postes de travail avec de grands écrans chargés de données de le télescope.

Faites une visite cosmique à l’intérieur des images capturées par le télescope Webb de la NASA

“Nous ne commandons généralement pas l’action en direct”, a déclaré Yates. En d’autres termes, personne ne contrôle le télescope avec un joystick ou quoi que ce soit du genre. Il fonctionne en grande partie de manière autonome, remplissant un programme d’observation mis en ligne environ une fois par semaine. Une commande est envoyée de la salle de contrôle de vol au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. De là, la commande se rend au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, puis au Deep Space Network – des antennes radio près de Barstow, Californie, Madrid et Canberra, Australie. Selon la rotation de la Terre, l’une de ces antennes peut transmettre la commande au télescope.

La foule de personnes qui étaient présentes le matin du lancement du télescope à Noël dernier a disparu depuis longtemps du centre des opérations de la mission à Baltimore.

“C’est un témoignage de la façon dont cela fonctionne que nous pouvons passer de plusieurs centaines de personnes à seulement trois d’entre nous”, a déclaré Adams.

Le programme d’observation est largement déterminé par le désir d’être efficace, et cela signifie souvent regarder des choses qui apparaissent proches les unes des autres dans le ciel, même si elles sont à des milliards d’années-lumière les unes des autres.

Un visiteur sera déçu de se rendre compte que l’équipe de contrôle de vol ne voit pas ce que voit le télescope. Il n’y a pas de grand écran montrant, par exemple, une comète, ou une galaxie, ou l’Aube des Temps. Mais l’équipe de contrôle de vol peut lire les données décrivant l’orientation du télescope – par exemple, “32 degrés d’ascension droite, 12 degrés de déclinaison”. Et puis consultez une carte du ciel pour voir où pointe le télescope.

“C’est entre Andromède et quelle que soit cette autre constellation”, a déclaré Adams.

Des images « incroyables » de Jupiter révélées par le télescope James Webb de la NASA

Voici un échantillon de quelques observations Webb, qui devraient produire de nouvelles images, ainsi que des rapports scientifiques, dans les mois à venir :

La galaxie de la roue de charrette : Une galaxie “anneau” d’une beauté saisissante et rare à environ 500 millions d’années-lumière. Sa structure inhabituelle est due à une collision avec une autre galaxie. Il s’agissait de l’une des premières images traitées par l’équipe Webb pour montrer ce que le télescope peut faire.

M16, la nébuleuse de l’Aigle : Il s’agit d’une “nébuleuse planétaire” au sein de notre propre galaxie qui abrite une structure surnommée les “Piliers de la Création” qui a été photographiée par le télescope spatial Hubble. Elle est devenue l’une des images Hubble les plus célèbres, montrant trois piliers de poussière imposants illuminés par de jeunes étoiles chaudes en dehors du cadre de l’image, le tout orienté par la NASA pour produire ce qui, à l’œil humain, ressemble à un paysage terrestre. Le Webb produira vraisemblablement une image au cadrage similaire mais avec une nouvelle résolution et de nouveaux détails, grâce à la capacité de recueillir la lumière dans les longueurs d’onde infrarouges inaccessibles au Hubble.

Ganymède, la plus grande lune de Jupiter : C’est la plus grande lune du système solaire et elle est même plus grande que la planète Mercure. Les scientifiques pensent qu’il a un océan souterrain avec plus d’eau que tous les océans de la Terre. Le scientifique du projet Webb, Klaus Pontopiddan, a déclaré que le télescope recherchera des panaches – des geysers semblables à ceux qui ont été repérés sur la lune Europa de Jupiter et la lune Encelade de Saturne.

Comète C/2017 K2 : Découverte en 2017, il s’agit d’une comète inhabituellement grande avec une queue de 500 000 milles de long, se dirigeant vers le soleil.

La Grande Galaxie Spirale Barrée : Officiellement “NGC-1365”, il s’agit d’une galaxie “barrée” classique et magnifique – une spirale avec une barre centrale d’étoiles qui relie deux bras proéminents et incurvés. C’est à environ 56 millions d’années-lumière.

Système planétaire Trappist-1: Sept planètes orbitent autour de cette étoile, et plusieurs sont dans la « zone habitable », c’est-à-dire qu’elles sont à une distance de l’étoile où l’eau pourrait être liquide à la surface. Les astronomes veulent savoir si ces planètes ont des atmosphères.

Drago et Sculpteur : Ce sont des galaxies sphéroïdales naines proches de la Voie lactée. En étudiant leur mouvement sur une longue période, les astronomes espèrent en savoir plus sur la présence de matière noire, invisible mais dotée d’une signature gravitationnelle.

Ce n’est qu’une liste partielle. Il y a beaucoup à voir là-bas.

“C’est non-stop, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, juste la science qui revient”, a déclaré Heidi Hammel, astronome planétaire et vice-présidente pour la science de l’Association des universités pour la recherche en astronomie. « Et c’est une énorme diversité scientifique. J’ai vu la grande tache rouge de Jupiter – mais deux heures plus tard, nous regardons maintenant M33, cette galaxie spirale. Deux heures plus tard, nous regardons maintenant une exoplanète dont je connais le nom. C’est très cool de regarder ça.

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