Les premières images éblouissantes de Webb ne sont que le début

À l’occasion de la diffusion des premières images du télescope Webb au cours de l’été 2022, notre directrice adjointe Nathalie Ouellette, qui est également la scientifique en charge des communications pour le télescope Webb au Canada, nous parle de ce que cette mission représente pour elle et pour une génération de jeunes chercheurs.

Nathalie Ouellette, scientifique chargée des communications sur le télescope Webb au Canada, visitant Webb dans les installations de Northrop Grumman à Redondo Beach, en Californie, en 2019. (Crédit: Northrop Grumman)

Naissance d’une astrophysicienne

On me demande souvent comment je suis devenue astrophysicienne. Comme beaucoup de mes collègues, je suis tombée amoureuse des merveilles du cosmos à un très jeune âge. Cependant, étant donné que je suis née et que j’ai été élevée dans un grand centre urbain, à Montréal, par des parents qui ne nous emmenaient pas vraiment en camping, je n’ai pas grandi avec ciel étoilé au-dessus de la tête. J’ai eu la chance d’avoir quelques expériences astronomiques plus directes, comme observer la comète Hale Bop en 1997 ou repérer Jupiter et ses lunes dans un télescope depuis notre cour. Toutefois, la plus grande partie de mon émerveillement pour l’espace est venu des images que j’ai vues dans les livres à la bibliothèque et dans les documentaires télévisés que mes parents, tous deux ingénieurs, m’ont encouragé à regarder.

Ces livres et documentaires étaient remplis d’images incroyables de galaxies, de nébuleuses et de planètes de notre Système solaire. Je n’avais que 2 ans et demi lorsque le télescope spatial Hubble a été lancé et 6 ans lorsque sa première mission de service, qui a corrigé les défauts de son système optique, a eu lieu. J’ai grandi avec Hubble, et je n’étais qu’une des millions, voire des milliards de personnes qui sont tombées amoureuses de cette mission et de la façon dont elle nous a permis de voir l’Univers comme jamais auparavant.

Je sais maintenant qu’à cette époque, dans les coulisses, le travail commençait déjà pour le prochain grand observatoire spatial. Le « Next Generation Space Telescope « , qui serait éventuellement rebaptisé le « télescope spatial James Webb », était en cours de développement pour reprendre le flambeau de Hubble et voir plus loin que jamais dans l’Univers grâce à une collaboration sans précédent entre la NASA, l’Agence spatiale européenne et l’Agence spatiale canadienne.

Je ne suis membre de l’équipe Webb que depuis 4 ans, et nombre de mes collègues ont passé la majorité, voire l’intégralité, de leur vie professionnelle à travailler sur cette mission. Mais je dois encore me pincer à l’idée de faire partie de cette incroyable aventure dont la graine a été plantée juste au moment où ma passion pour la science et l’espace prenait, elle aussi, forme ! Et, en tant que scientifique chargée des communications pour le télescope Webb au Canada, c’est mon travail de m’assurer que toutes les Canadiennes et tous les Canadiens aient le sentiment de faire partie de cette aventure!

À propos de Webb

Une représentation artistique du télescope spatial James Webb (Crédit: NASA).

Si le télescope Webb est souvent présenté comme le successeur de Hubble, les deux missions sont en fait complémentaires et présentent d’importantes distinctions. Bien sûr, dans l’esprit de toujours repousser les limites de la découverte scientifique, le miroir du Webb a une surface environ 7 fois plus grande que celle de Hubble. Cela fait de Webb le plus grand télescope spatial jamais construit, avec un miroir primaire à 18 segments de 6,5 mètres de large et un bouclier solaire de la taille d’un terrain de tennis.

Le Webb est si grand qu’il a dû être conçu pour être pliable sur lui-même afin de pouvoir se ranger dans la fusée Ariane 5 qui l’a lancé dans l’espace. Son déploiement de 14 jours vers sa destination finale, le point de Lagrange 2 situé à 1,5 million de kilomètres de la Terre, est sans doute l’une des manœuvres technologiques les plus complexes jamais réalisées par l’humanité. Et, heureusement, elle s’est déroulée sans accrocs grâce aux nombreux tests rigoureux auxquels Webb a été soumis alors qu’il était encore sur Terre !

Une autre différence essentielle entre Webb et Hubble est le type de lumière qu’ils observent. Le télescope Hubble est sensible à la même lumière que les yeux humains : la lumière visible. Il peut également voir un peu dans l’ultraviolet et le très proche infrarouge. Le Webb, pour sa part, a été conçu pour observer la lumière infrarouge, parce que l’un des objectifs scientifiques initiaux du télescope Webb était d’observer les premières galaxies qui se sont formées après le Big Bang. Cette lumière nous arrive principalement dans l’infrarouge, parce que la lumière, d’abord émise dans le bleu et l’ultraviolet, est étirée vers des longueurs d’onde plus grandes en raison de l’expansion de l’Univers.

Par chance, il existe également une multitude d’objets célestes fascinants tels que les planètes (à l’intérieur et au-delà de notre Système solaire), les étoiles froides et les disques protoplanétaires qui brillent dans l’infrarouge. Un autre avantage de l’observation dans l’infrarouge est son interaction avec la poussière et le gaz cosmiques qui sont dispersés dans une grande partie du cosmos. La lumière dans le proche-infrarouge peut percer cette poussière (alors que la lumière visible est bloquée par celle-ci), dévoilant ainsi le secret de processus cachés comme la naissance des étoiles. Les poussières et les gaz eux-mêmes brillent dans le moyen-infrarouge.

Les six premiers mois de la mission de Webb, à partir de son lancement incroyablement réussi depuis la Guyane française le 25 décembre 2021, se sont déroulés mieux que l’équipe ne pouvait l’espérer. Cette phase de mise en service a été un incroyable étalage de travail d’équipe, de rigueur scientifique et d’incroyables prouesses d’ingénierie qui comprenaient l’alignement du miroir de Webb, le refroidissement de l’observatoire, ainsi que la calibration et le test de tous ses instruments.

Les premières images de Webb

Après six longs mois de mise en service du télescope Webb, le monde entier a été récompensé de sa patience le 12 juillet 2022, alors d’étaient dévoilées les premières images haute résolution en pleines couleurs de la mission. Les cinq r/sultats publiés, quatre images photométriques et un spectre, étaient accompagnés de nombreuses infographies et images supplémentaires. L’objectif de cette première publication était de montrer le potentiel de tous les instruments de Webb dans leurs différents modes d’utilisation, en observant une série de types d’objets différents, des exoplanètes aux galaxies extrêmement lointaines. Un autre objectif était, bien sûr, de susciter l’admiration et l’émerveillement de tous ceux qui voyaient ces images. Je crois sincèrement que la publication a été un énorme succès sur ces deux fronts !

Parmi les images révélées, citons le premier Webb Deep Field (plus de 7000 galaxies, certaines apparaissant telles qu’elles étaient il y a 13,1 milliards d’années), la nébuleuse de la Carène (un incroyable paysage de falaises cosmiques montrant la naissance d’étoiles), la nébuleuse de l’anneau austral (une nébuleuse planétaire résultant de la mort d’une étoile) et le quintette de Stephan (un groupe de galaxies en interaction).

n graphique montrant le spectre de transmission atmosphérique de l'exoplanète WASP-96 b, tel que recueilli par l'instrument canadien NIRISS sur le télescope Webb.

Un graphique montrant le spectre de transmission atmosphérique de l’exoplanète WASP-96 b, tel que recueilli par l’instrument canadien NIRISS sur le télescope Webb. Les bosses et les ondulations du spectre indiquent une détection claire de vapeur d’eau dans l’atmosphère de l’exoplanète. (Crédit: NASA/ESA/CSA/STScI)

Je dois accorder une mention spéciale au spectre de transmission atmosphérique de l’exoplanète WASP-96 b, une planète géante gazeuse chaude située à 1150 années-lumière, pris par NIRISS, l’instrument canadien à bord de Webb. Cet incroyable ensemble de données a montré la puissance, la résolution et la sensibilité époustouflantes de NIRISS pour déterminer la composition atmosphérique d’exoplanètes lointaines. Dans le cas de WASP-96 b, nous avons constaté une détection définitive de la vapeur d’eau et des preuves solides de la présence de brume et de nuages.

Bien qu’il ne s’agisse pas d’un instrument scientifique, le détecteur de guidage fin (FGS) de Webb permet au télescope d’acquérir toutes ses cibles célestes lors de chacune de ses observations et de produire les images de haute qualité que nous voyons. Le FGS, qui est l’autre contribution du Canada à la mission en plus de l’instrument NIRISS, est donc un élément essentiel à la mission dont nous pouvons être fiers.

Les prochaines étapes

Bien sûr, les premières images de Webb ne sont vraiment que le début de la mission. Les images publiées ne représentent que 5 jours d’observation du télescope! Avec une durée de vie estimée à 20 ans, je peux vous garantir que Webb permettra d’innombrables découvertes scientifiques qui révolutionneront le monde de l’astronomie et notre compréhension de notre place dans l’Univers. La première année d’observations a déjà été programmée, et cela inclut de nombreux programmes dirigés par des astronomes canadiens. Mais au bout du compte, nous voulons que chacun s’approprie ce télescope. Car Webb et d’autres missions d’astronomie spatiale comme celle-ci ont pour but de nourrir notre curiosité et notre émerveillement face aux mystères de l’Univers. Et l’Univers nous appartient à nous tous.