James Webb est le nec plus ultra en matière de télescopes spatiaux, grâce à un très grand miroir primaire. Cela lui permet de capter la lumière émise par des objets très éloignés dans l’univers et dans le temps. Cet article de The Conversation examine la possibilité de remonter encore plus loin, y compris jusqu’au Big Bang.
Le télescope spatial James Webb (JWST) est l’un des télescopes les plus avancés jamais construits. Sa planification a commencé il y a plus de 25 ans et la construction a duré plus d’une décennie. Il a été lancé dans l’espace le 25 décembre 2021 et un mois plus tard, il est arrivé à sa destination finale : à 930 000 milles de la Terre. [environ 1,5 million de km, NDLR]. Sa position dans l’espace lui permet d’avoir une vision relativement dégagée de l’univers.
La conception du télescope est un effort mondial, mené par la NASA, visant à repousser les limites de l’observation astronomique grâce à une ingénierie révolutionnaire. Son miroir est gigantesque : il mesure environ 6,5 mètres de diamètre. Il est presque trois fois plus grand que le télescope spatial Hubble, lancé en 1990 et toujours en activité aujourd’hui.
C’est le miroir d’un télescope qui lui permet de capter la lumière. Le JWST est si grand qu’il peut « voir » les galaxies et les étoiles les plus faibles et les plus lointaines de l’univers. Ses instruments de pointe peuvent révéler des informations sur la composition, la température et le mouvement de ces objets cosmiques lointains.
En tant qu’astrophysicien, je regarde continuellement le passé pour voir à quoi ressemblaient les étoiles et les galaxies lorsque leur lumière a commencé son voyage vers la Terre, et j’utilise ces informations pour mieux comprendre leur croissance et leur évolution. Pour moi et pour des milliers de scientifiques spatiaux, le télescope spatial James Webb est une fenêtre sur cet univers inconnu.
Jusqu’où le JWST peut-il remonter dans le cosmos et dans le passé ? Âgé d’environ 13,5 milliards d’années.
Un télescope spatial qui permet de remonter le temps
Un télescope ne montre pas les étoiles, les galaxies et les exoplanètes comme elles le sont aujourd’hui. Au lieu de cela, les astronomes ont un aperçu de ce qu’ils étaient dans le passé. Il faut du temps à la lumière pour voyager à travers l’espace et atteindre nos télescopes. Regarder dans l’espace, c’est aussi voyager dans le temps.
Cela est également vrai pour les objets très proches de nous. La lumière que vous voyez du Soleil date de 8 minutes et 20 secondes. C’est le temps qu’il faut pour atteindre nos yeux.
Vous pouvez facilement faire le calcul. Toute lumière – qu’il s’agisse de la lumière du soleil, d’une lampe de poche ou d’une ampoule dans votre maison – se déplace à une vitesse d’environ 300 000 kilomètres par seconde. Cela représente un peu plus de 18 millions de kilomètres par minute. Le Soleil est à environ 150 millions de kilomètres de la Terre. Cela dure environ 8 minutes et 20 secondes.
Mais plus un objet est éloigné, plus sa lumière met du temps à nous parvenir. C’est pourquoi la lumière de Proxima Centauri, l’étoile la plus proche de nous après le Soleil, a quatre ans, c’est-à-dire qu’elle se trouve à environ 40 000 milliards de kilomètres de la Terre et que sa lumière met un peu plus de quatre ans pour nous parvenir. Ou, comme aiment le dire les scientifiques, quatre années-lumière.
Plus récemment, JWST a observé Earendel, l’une des étoiles les plus lointaines jamais détectées. La lumière que le JWST voit depuis Earendel a environ 12,9 milliards d’années.
James Webb peut regarder beaucoup plus loin dans le temps qu’auparavant avec d’autres télescopes, tels que le télescope spatial Hubble. Le JWST peut voir des objets presque neuf fois plus faibles que Hubble.
Pouvons-nous revenir au début des temps, au Big Bang ?
Mais est-il possible de remonter au début des temps ?
Le Big Bang est un terme utilisé pour définir le début de l’univers tel que nous le connaissons. Les scientifiques pensent que cela s’est produit il y a environ 13,8 milliards d’années. C’est la théorie la plus largement acceptée par les physiciens pour expliquer l’histoire de notre univers.
Le nom est cependant un peu trompeur, car il suggère qu’une sorte d’explosion, comme un feu d’artifice, a créé l’univers. Le Big Bang représente plus précisément l’apparition d’un espace en expansion rapide dans tout l’univers. Immédiatement après le Big Bang, l’environnement était comme un brouillard cosmique qui recouvrait l’univers, empêchant la lumière de voyager au-delà. Finalement, les galaxies, les étoiles et les planètes ont commencé à s’étendre.
C’est pourquoi cette période de l’univers est appelée « l’âge des ténèbres ». À mesure que l’univers s’étendait, le brouillard cosmique a commencé à se dissiper et la lumière a finalement pu voyager librement dans l’espace. En fait, quelques satellites ont observé la lumière laissée par le Big Bang, environ 380 000 ans après son apparition. Ces télescopes ont été construits pour détecter la rémanence du Big Bang, dont la lumière peut être suivie dans la gamme des micro-ondes.
Cependant, même 380 000 ans après le Big Bang, il n’existait ni étoiles ni galaxies. L’univers était encore très sombre. La période d’obscurité cosmique n’a pris fin que quelques centaines de millions d’années plus tard, lorsque les premières étoiles et galaxies ont commencé à se former.
Le télescope spatial James Webb n’a pas été conçu pour observer le Big Bang, mais plutôt la période au cours de laquelle les premiers objets de l’univers ont commencé à se former et à émettre de la lumière. Avant cette période, il ne peut observer que peu de lumière, compte tenu des conditions du premier univers et de l’absence de galaxies et d’étoiles.
Pour observer la période proche du Big Bang, il ne suffit pas de disposer d’un miroir plus grand : les astronomes l’ont déjà fait grâce à d’autres satellites qui observent l’émission de micro-ondes très peu de temps après le Big Bang. Claquer. Ainsi, le fait que le télescope spatial James Webb observe l’univers quelques centaines de millions d’années après le Big Bang ne constitue pas une limitation du télescope. C’est plutôt une mission du télescope. C’est le reflet de l’endroit dans l’univers où devrait émerger la première lumière des étoiles et des galaxies.
En étudiant les galaxies anciennes, les scientifiques espèrent comprendre les conditions uniques des premiers univers et mieux comprendre les processus qui les ont aidées à prospérer. Cela inclut l’évolution des trous noirs supermassifs, le cycle de vie des étoiles et la composition des mondes exoplanétaires au-delà de notre système solaire.
Adi Foord, professeur adjoint d’astronomie et d’astrophysique, Université du Maryland, comté de Baltimore
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.
Abonnez-vous gratuitement à Artificielles, notre newsletter sur l’IA, conçue par des IA, vérifiée par Numerama !
Retrouvez toute notre actualité qui concerne une galaxie
