Les nouvelles images du télescope James Webb donnent à voir la beauté du cosmos

GREENBELT, ÉTAT DU MARYLAND – Les premières images en couleurs du télescope spatial James Webb (JWST), l’œil le plus précis de la NASA, ont été dévoilées au monde entier ce 12 juillet depuis le centre de vol spatial Goddard, dans le Maryland. Dans l’auditorium bondé, chaque image dévoilée était accueillie par des acclamations et l’émerveillement général.

C’est le président américain Joe Biden qui a révélé la toute première image du télescope le 11 juillet depuis la Maison Blanche. Cette dernière représente un morceau d’espace peuplé de galaxies anciennes, et constitue la vue la plus profonde du cosmos jamais réalisée à ce jour.

« C’est vraiment magnifique, et ça grouille de galaxies. Ça a été le cas pour chacune des images que nous avons obtenues grâce au télescope James Webb. Il n’y a pas de ciel vide, partout où nous regardons, il y a des galaxies partout », explique Jane Rigby de la NASA. « Le tout avec une netteté et une clarté que nous n’avions jamais eues auparavant. »

Les autres images, dévoilées le 12 juillet au Goddard, sont des clichés de galaxies en collision, de l’anneau diaphane créé par le souffle d’une étoile mourante, du spectre atmosphérique d’une exoplanète chaude similaire à Jupiter, et des nuages radieux et chaotiques engloutissant une pouponnière d’étoiles.

« Je suis si heureux et si soulagé, ça a été tellement difficile », se réjouit John Mather de la NASA, le scientifique principal du projet du JWST. « Il est tout simplement impossible d’exprimer le niveau de difficulté. Nous avons pris tellement de risques en disant que nous allions le faire, et c’était tellement proche de l’impossible. »

Ces premières images en couleurs illustrent les capacités du JWST et couvrent l’ensemble des instruments scientifiques à bord de l’observatoire. Leur diffusion marque également le début des observations scientifiques officielles qui, au cours de la première année du télescope, porteront sur les galaxies anciennes, les mondes extraterrestres lointains, le cycle de vie des étoiles, les planètes naissantes et les corps célestes de notre propre système solaire.

Pour l’équipe à l’origine de ces images, lever le voile sur les secrets de l’univers et découvrir cette nouvelle lumière cosmique a été un moment profondément marquant. Ces premières images sont des vues inédites du cosmos à travers un tout nouveau regard : des images qui, en plus d’être magnifiques, symbolisent la capacité du JWST à révolutionner notre compréhension de l’univers et de notre place dans cet océan cosmique infini.

« On a l’impression que le ciel s’ouvre, et on est dans un moment de temps et d’espace dont on se souviendra à jamais parce qu’on a vu l’univers comme personne ne l’a encore vu », a déclaré Thomas Zurbuchen, administrateur associé du Science Mission Directorate de la NASA, à des journalistes le 29 juin, avant la diffusion des images.

« Il est vraiment difficile de regarder l’univers sous un nouveau jour et de ne pas vivre un moment profondément personnel d’une manière qui, pour être honnête, m’a surpris. »

LE COSMOS EN IMAGES

Les premières images scientifiques du JWST marquent la fin de tout un processus de déploiement de six mois et demi. Après son lancement en décembre 2021, le télescope a volé jusqu’à sa destination à un million de kilomètres de la Terre, s’est déployé dans l’espace et a mis ses instruments sous tension. Perché sur son orbite finale, le JWST peut désormais faire ce pour quoi il a été construit : rechercher dans l’univers, à la fois dans l’espace et dans le temps, des choses que nous n’avons encore jamais vues.

L’image de champ profond, qui révèle un puits de galaxies qui paraît sans fond, est l’image la plus profonde du cosmos à ce jour. Certaines de ces galaxies, dont la lumière est déformée et étirée par l’immense gravité d’un amas de galaxies au premier plan, sont vues telles qu’elles existaient il y a plus de 13 milliards d’années.

« On sait juste que c’est une lumière ancienne, très ancienne. Elle a voyagé à travers l’univers pendant des milliards d’années et a fini par rebondir sur le miroir du télescope James Webb pour atteindre la Terre, et maintenant elle est sur mon bureau », s’émerveille Joe DePasquale du Space Telescope Science Institute (STScI), qui a traité ces premières images.

Les scientifiques ont également été en mesure de discerner les éléments chimiques composant au moins une de ces galaxies. « C’est ainsi que l’oxygène de notre corps a été fabriqué : dans les étoiles, dans les galaxies ; et nous assistons au démarrage de tout ce processus », a déclaré Rigby lors de la cérémonie de lancement.

Sur une autre image, une pouponnière d’étoiles en effervescence, située à environ 7 600 années-lumière, s’embrase dans le ciel méridional. Appelée la nébuleuse de la Carène, elle recouvre une région d’intense formation d’étoiles qui abrite également un objet stellaire massif et déroutant, Eta Carinae : un système si immense que certains astronomes soutiennent qu’il repousse les limites de ce que peut être une étoile. « Tellement de choses se passent ici, c’est tout simplement magnifique », affirme Amber Straughn, astrophysicienne à la NASA, en montrant des bulles, des cavités et des jets au sein de la nébuleuse, des étoiles naissantes qui n’ont jamais été vues auparavant et des galaxies tapies à l’arrière-plan.

La nébuleuse de l’anneau austral représente l’autre extrémité du cycle de vie stellaire. Située à environ 2 000 années-lumière et s’étendant sur une demi-année-lumière, la nébuleuse est une trace poignante de la mortalité stellaire : la bouffée de gaz et de poussière exhalée par une étoile mourante.

Le JWST a également capturé le Quintette de Stephan, cinq galaxies situées à environ 290 millions d’années-lumière, dont quatre sont enfermées dans une danse cosmique tourbillonnante. Deux de ces galaxies sont en train de fusionner, chauffant des amas de gaz et de poussière et alimentant la naissance de nouvelles étoiles.

Vient compléter cette première série d’images un spectre de l’exoplanète WASP-96b, un monde géant situé à environ 1 150 années-lumière qui tourne autour de son étoile tous les 3,4 jours. Ce spectre contient des indications sur la composition atmosphérique de la planète, ainsi que des informations sur les nuages et les brouillards.

« Ce que vous pouvez voir ici est une signature révélatrice, l’empreinte chimique de la vapeur d’eau dans l’atmosphère de cette exoplanète spécifique », explique Knicole Colón, astrophysicienne à la NASA. « Beaucoup plus de choses sont à venir. »

TOUT UN PROCESSUS

Jusqu’à quelques jours avant leur publication, les premières images en couleur du JWST étaient un secret bien gardé : un mystère qui a suscité l’impatience et alimenté les paris des astronomes. Puis, le 8 juillet, l’agence spatiale a publié la liste des cibles du télescope : toutes, un peu par hasard, se trouvent dans le ciel méridional de la Terre.

« Bien sûr, nous examinerons aussi le ciel septentrional », confirme Zurbuchen à National Geographic.

Le processus de sélection des cibles a pris des années, explique Klaus Pontoppidan du STScI. Un petit comité a d’abord proposé plus de soixante-dix cibles potentielles, choisies pour leur valeur esthétique et scientifique, et pour leur aptitude à être mises en évidence par les instruments du JWST. L’équipe a ensuite supprimé les objets qui chevauchaient des projets prévus pour la première année d’exploitation scientifique du JWST. Enfin, c’était une question de hasard : voir quelles cibles étaient visibles une fois que le télescope avait terminé ses six mois de préparation pour commencer ses observations.

« Le processus a été long », raconte Pontoppidan, qui a dirigé l’équipe de production des images. « Mais aussi, le simple fait de savoir que l’on voit quelque chose pour la première fois… il y a très peu de personnes dans le monde qui peuvent voir quelque chose pour la première fois. Nous nous sentons tellement privilégiés. »

Une fois les images transmises à la Terre, DePasquale et Alyssa Pagan du STScI se sont attelés à leur traitement : ils ont calibré les informations provenant des différents instruments, réfléchi à la manière de cadrer les objets, et appliqué les couleurs. Le JWST voit l’univers dans des longueurs d'onde infrarouges, qui sont plus longues que ce que l’œil humain peut percevoir. DePasquale et Pagan ont donc appliqué une palette qui correspond aux couleurs que nous voyons : les plus grandes longueurs d’onde sont rouges, le vert est intermédiaire et les plus petites longueurs d’onde sont bleues.

Aussi impressionnante que soit cette première série d’images, Pontoppidan et DePasquale promettent que d’autres seront bientôt dévoilées. DePasquale confie que sa préférée parmi les premières cibles du JWST n’a pas encore été révélée : un objet qui l’a captivé pendant son travail de traitement et de coloration.

« C’était tellement impressionnant », ajoute-t-il. « De temps en temps, je prenais une grande respiration, je m’asseyais, je sortais ma tête des pixels pendant une minute, je regardais l’image dans son ensemble. Et je ressentais juste ce sentiment écrasant de stupeur et d’émerveillement, et je me sentais extrêmement chanceux d’être là, à ce moment précis. »

C’EST NOTRE HISTOIRE

La découverte de ces nouvelles vues de l’univers dans toute sa splendeur et sa profondeur peut presque être transcendante, selon Elizabeth Kessler, de l’université de Stanford, qui étudie l’esthétique de l’imagerie astronomique.

« Une longue tradition bien établie consiste à réfléchir au fait de regarder les étoiles, et sur la façon dont cela nous encourage, en tant qu’êtres humains, à penser à notre place dans le cosmos, à notre relative insignifiance, à sa vaste taille, à tout ce qu’il y a à savoir », explique-t-elle. « Tout cela peut nous faire nous sentir minuscules, mais nous rappelle également que nous pouvons réellement acquérir un certain niveau de compréhension, un certain niveau de connaissance. »

Kessler compare ces images à l’ensemble des œuvres d’art représentant des paysages impressionnants de l’Ouest américain : des endroits comme le Grand Canyon, Yellowstone et Yosemite qui sont aujourd’hui des parcs nationaux. DePasquale se souvient également de ces paysages du 19^e siècle, notamment lorsqu’il observe l’image de la nébuleuse de la Carène. « C’est tellement vif, et les couleurs ressortent tellement. »

Voir l’univers sous un nouveau jour tout en se délectant de la découverte et en appréciant l’immensité de l’inconnu, c’est presque exactement ce que le philosophe allemand Emmanuel Kant décrivait au milieu du 18^e siècle comme l’expérience du sublime : une rencontre, souvent avec quelque chose dans la nature, que l’on peut comprendre rationnellement mais que l’on ne peut pas pleinement concevoir, ce qui conduit à un sentiment simultané de frustration et d’appréciation de l’ampleur du phénomène.

Selon Kessler, ce qui distingue le sublime du simple émerveillement se trouve dans les racines du mot lui-même, un terme emprunté à la chimie. « C’est un mouvement d’un état à un autre », dit-elle. « Et ce concept est lié à la façon dont un objet tel que le JWST parvient à nous montrer ce qui se trouve au-delà de notre vision. »

En observant la beauté de la nébuleuse de l’anneau austral, le nombre impressionnant de galaxies dans l’image de champ profond ou encore le chaos des collisions cosmiques dans le Quintette de Stephan, on est confronté à une nouvelle perception de l’immensité de la réalité.

« C’est notre histoire que nous voyons là-haut », reprend Zurbuchen. « Il n’y a aucun moyen d’expliquer et de comprendre notre vie, qui nous sommes aujourd’hui, comment nous sommes construits, sans regarder les étoiles. Parce que c’est là que se trouve notre histoire, une histoire qui a commencé au début de l’univers. »