► Vision sur : le James Webb Télescope

Le télescope spatial James Webb est le successeur de Hubble. Il s'agit d'un télescope de la taille d'un court de tennis qui sera placé sur orbite bien au-delà de la Lune. Il détectera le rayonnement infrarouge et pourra réaliser des observations dans ces longueurs d'ondes aussi bien que Hubble y parvient en lumière visible. La vision infrarouge est essentielle pour comprendre l'Univers.

Grâce à elle, les objets les plus éloignés et les plus froids de l'Univers, ainsi que les nuages de poussières interstellaires pourront livrer leurs secrets. Le télescope James Webb favorisera un flot de nouvelles découvertes, en permettant de lever le voile sur une partie de notre Univers qui grâce aux observations commencent à peine à se révéler à nous. Pour l'heure, les scientifiques et les techniciens réalisent cet observatoire innovant, qui non seulement est capable de résister au froid intense de l'espace, mais qui de surcroît l'utilise à son avantage, un observatoire qui utilisera un lanceur pour quitter la Terre et qui déploiera ses ailes comme un papillon à l'approche de son orbite.

En 2013, le télescope James Webb commencera son voyage à travers l'espace, jusqu'à son orbite isolée d'où il pourra débuter ses recherches. Supernovae, trous noirs, galaxies naissantes, éxoplanètes succeptibles d'accueillir la vie, le télescope J. Webb par sa vision infrarouge rendra visible l'invisible et sera l'outil idéal pour trouver des réponses aux plus grands mystères de l'astronomie.
A plus de 600 000 km de la Terre, le télescope J. Webb flottera dans le vide glacial de l'espace, scrutant les temps anciens où les jeunes étoiles et les galaxies en formation commençaient à éclairer l'Univers. Observant l'Univers dans des longueurs d'ondes invisibles appelées infrarouge, Webb sera le plus grand télescope spatial jamais lancé et sera capable de fonctionner à des températures d'à peine quelques degrés au dessus du zéro absolu (la température où même les atomes gèlent). Grâce à sa vision infrarouge, Webb pourra observer la lumière issue des balbutiements de l'Univers. Il pourra observer à travers les nuages de poussières à la recherche des objets chauds cachés en leur sein. Notre vision de l'Univers sera étendue au fur et à mesure que Webb découvrira des territoires jusqu'alors inexplorés.

• Pourquoi un télescope infrarouge ?
  L'infrarouge est une longueur d'ondes invisible qui se situe au-delà du rouge dans le spectre lumineux. Elle est donc invisible à l'oeil humain, mais elle peut être détectée. Elle fournit des informations extrêmement utiles sur le fonctionnement de l'Univers. Les émissions infrarouges sont précieuses pour trois raisons.
  Premièrement, le glissement cosmologique vers le rouge. L'expansion de l'Univers provoque l'éloignement des galaxies les unes par rapport aux autres. En s'éloignant, la lumière émises par les galaxies se rapprochent de plus en plus du rouge. Si un objet est très éloigné, la lumière émise par cet objet passe au-delà du rouge, sous la limite visible du spectre lumineux. L'objet émet alors dans l'infrarouge. Pour voir les galaxies les plus éloignées et les plus jeunes de l'Univers, il faut donc pouvoir capter la lumière qui nous parvient sous la forme de rayonnement infrarouge.
  Deuxièmement, la capacité de l'infrarouge à pénétrer les nuages de poussière présents dans l'Univers. Tous les objets émettent en infrarouge et en particulier les objets chauds. Les nuages de poussière bloquent la lumière visible, mais ne peuvent empêcher le rayonnement infrarouge de les traverser. Donc, en observant en infrarouge, on peut regarder au travers de ces nuages et y repérer les objets chauds.
  Enfin, tous les objets émettant en infrarouge, on peut détecter n'importe quel objet grâce à la quantité même infime de rayonnement infrarouge qu'il nous envoie.
• Premières lueurs
  Les premières étoiles de l'univers, que l'on suppose de 30 à 300 fois plus massives que le Soleil et des millions de fois plus brillantes, auraient brillé pendant quelques millions d'années avant de mourir dans de terribles explosions ou supernovae. Ces explosions expulsèrent dans l'Univers les éléments chimiques présents dans l'enveloppe des étoiles avant que celles-ci ne soient détruites ou qu'elles ne s'effondrent sur elles-même pour devenir des trous noirs. Les scientifiques pensent que ces trous noirs nouveau-nés ont absorbé le gaz et les étoiles qui les entouraient pour devenir des objets extrêmement brillants appelés "mini-quasars". Les mini-quasars auraient ensuite grossi et se seraient unis pour former les trous noirs que l'on trouve au centre des galaxies. Webb essaiera de trouver et de comprendre le fonctionnement de ces supernovae et mini-quasars afin d'établir des théories sur la formation de l'Univers.
  Les scientifiques savent que plusieurs millions d'années après le Big-bang, le gaz dans l'Univers en expansion devint extrêmement froid. Ce gaz, fait de molécules et d'atomes d'hydrogène, devint opaque aux ultraviolets. Ils savent aussi, suite à l'étude des quasars, qu'environ un milliard d'années plus tard, le gaz redevint transparent. Pour qu'un tel changement survienne, l'hydrogène a du être réchauffé par une énorme libération d'énergie. Webb devra établir quand ce réchauffement (ou réionisation) intervint et devra en identifier les causes.
• Rassemblement de galaxies
  Les galaxies aiment l'action. On les trouve là où les étoiles naissent, vivent et meurent, et donc sur les lieux de production d'éléments lourds, de formation de planètes et éventuellement, de l'apparition de la vie. Webb est conçu pour étudier les petits groupes d'étoiles qui ont donnés naissance aux galaxies actuelles. On pourra ainsi connaître le moment où les galaxies apparurent et les conditions environnementales existantes au moment de leur naissance.
• Naissance des étoiles et des systèmes protoplanétaires
  Les étoiles et les planètes se forment à partir de nuages de gaz et de poussières. Les étoiles se forment lorsque les nuages s'effondrent sur eux-mêmes et que l'hydrogène commence à brûler sous l'effet des réactions nucléaires. Ce qui reste de gaz et de poussière va ensuite former des disques de matières autour des jeunes étoiles dans lesquelles des planètes vont se former comme ceci fut le cas de notre système solaire. Webb sondera profondément la poussière entourant les jeunes étoiles pour explorer leur disques circumstellaires et révéler leur fonctionnement interne. Ces observations permettront d'élucider les mystères de la naissance et de l'évolution des étoiles, ainsi que des origines des planètes.
• Systèmes planétaires et origines de la vie
  Les planètes existent en dehors de notre système solaire, en orbite autour de lointaines étoiles. Si d'autres planètes existent, la vie a-t-elle pu s'installer ailleurs dans l'Univers ? En savoir plus sur la formation et l'évolution des planètes, y compris la notre, nous aidera à comprendre quelles sont les conditions de création d'une planète favorable à l'apparition de la vie. Webb étudiera la formation des planètes géantes et des naines brunes, des objets plus petits que des étoiles classiques. Les planètes géantes, comme notre Jupiter, pourront mettre en lumière des processus qui pourraient également conduire à la création de planètes similaires à la Terre. Les naines brunes, à cause des conditions requises pour leur formation, impliquent des systèmes où la formation d'une planète comme la Terre serait rare, voire impossible. Webb déterminera à quel point les planètes géantes sont courantes et comment leur formation peut affecter la création de planètes de type Terre.
  Les scientifiques pensent que les disques de poussière et de débris entourant certaines étoiles peuvent être à l'origine de nouveaux systèmes solaires. Webb étudiera ces disques circumstellaires pour trouver des points communs et des différences entre leur composition et la matière de notre propre système solaire.
  Les telescopes actuels peuvent trouver des éxoplanètes en analysant les variations de luminosité d'une étoile induites par le passage d'un corps "éclipsant" cet astre. Webb pourra en plus déterminer les mensurations de telles planètes et même la composition de leur atmosphère.
  Les comètes seront également examinées de près par Webb. Ces objets sont constitués des éléments restés dans l'espace suite à la formation des planètes. Les scientifiques peuvent ainsi comparer la constitution des comètes avec celle des planètes, ainsi qu'avec les débris et les poussières issues de la formation des étoiles de manière à comprendre comment les planètes se forment et évoluent. On suppose que les comètes sont également à l'origine de la présence d'eau sur Terre grâce à l'accumulation de vapeur d'eau suite à plusieurs millions d'impacts survenus pendant plusieurs milliards d'années. Webb permettra de confirmer ou d'infirmer cette théorie en étudiant la composition des comètes.
• Découvertes futures de la science
  Lorsque le télescope spatial Hubble fut mis en service, les scientifiques ne s'attendaient pas à découvrir l'accélération de l'expansion de l'Univers. On pensait alors au contraire que ce mouvement d'expansion ralentissait. Personne ne pensait non plus pouvoir être aux premières loges pour assister au spectacle d'une comète entrant en collision avec Jupiter. La vrai valeur du télescope spatial James Webb sera connue lorsque celui-ci aura atteint sa place parmi les étoiles. Il permettra d'envisager des questions qu'aucun scientifique ne s'est encore posées, de révéler des découvertes si inattendues qu'elles conduiront à des théories inédites et à de nouvelles séries de questions. Les astronomes de demain disposeront d'un nouvel outil unique pour explorer le cosmos.

Ceci est la traduction d'un document de la NASA disponible en version originale à l'adresse suivante : http://webbtelescope.org/webb_telescope/science_on_the_edge/