Ce fut une semaine passionnante avec la publication de photos à couper le souffle de notre univers par le télescope spatial James Webb (JWST). Des images telles que celle ci-dessous nous permettent de voir de faibles galaxies lointaines telles qu'elles étaient il y a plus de 13 milliards d'années.

C'est le moment idéal pour prendre du recul et apprécier notre billet de première classe pour les profondeurs de l'univers et comment ces images nous permettent de regarder en arrière dans le temps.

Ces images soulèvent également des points intéressants sur la façon dont l'expansion de l'univers est prise en compte dans la façon dont nous calculons les distances à l'échelle cosmologique.

Voyage dans le temps moderne

Regarder en arrière dans le temps peut sembler un concept étrange, mais c'est ce que les chercheurs spatiaux font chaque jour.

Notre univers est lié par les règles de la physique, l'une des "règles" les plus connues étant la vitesse de la lumière. Et quand on parle de "lumière", on fait en fait référence à toutes les longueurs d'onde du spectre électromagnétique, qui se déplacent à environ 300 000 kilomètres par seconde.

La lumière voyage si vite que dans notre vie de tous les jours, elle semble instantanée. Même à ces vitesses vertigineuses, il faut encore un certain temps pour voyager n'importe où dans le cosmos.

Lorsque vous regardez la lune, vous la voyez telle qu'elle était il y a 1,3 seconde. Ce n'est qu'un petit coup d'œil dans le temps, mais c'est toujours le passé. C'est la même chose avec la lumière du soleil, sauf que les photons (particules de lumière) émis par la surface du soleil voyagent un peu plus de huit minutes avant d'atteindre finalement la Terre.

Notre galaxie, la Voie Lactée, s'étend sur plus de 100 000 années-lumière. Et les belles étoiles nouveau-nées vues dans l'image de la nébuleuse Carina de JWST sont à 7 500 années-lumière. En d'autres termes, cette nébuleuse telle qu'elle est illustrée date d'environ 2 000 ans avant l'époque où l'on pense que la toute première écriture a été inventée dans l'ancienne Mésopotamie.

Chaque fois que nous détournons le regard de la Terre, nous regardons en arrière dans le temps pour voir comment les choses étaient autrefois. C'est un super pouvoir pour les astronomes car nous pouvons utiliser la lumière, telle qu'elle est observée au fil du temps, pour essayer de résoudre le mystère de notre univers.

Ce qui rend JWST spectaculaire

Les télescopes spatiaux nous permettent de voir certaines gammes de lumière qui sont incapables de traverser l'atmosphère dense de la Terre. Le télescope spatial Hubble a été conçu et optimisé pour utiliser à la fois les parties ultraviolettes (UV) et visibles du spectre électromagnétique.

Le JWST a été conçu pour utiliser une large gamme de lumière infrarouge. Et c'est l'une des principales raisons pour lesquelles le JWST peut voir plus loin dans le temps que Hubble.

Les galaxies émettent une gamme de longueurs d'onde sur le spectre électromagnétique, des rayons gamma aux ondes radio, et tout ce qui se trouve entre les deux. Tous ces éléments nous donnent des informations importantes sur les différentes physiques qui se produisent dans une galaxie.

Lorsque les galaxies sont proches de nous, leur lumière n'a pas beaucoup changé depuis leur émission, et nous pouvons sonder une vaste gamme de ces longueurs d'onde pour comprendre ce qui se passe à l'intérieur.

Mais lorsque les galaxies sont extrêmement éloignées, nous n'avons plus ce luxe. La lumière des galaxies les plus éloignées, telle que nous la voyons actuellement, a été étendue à des longueurs d'onde plus longues et plus rouges en raison de l'expansion de l'univers.

Cela signifie qu'une partie de la lumière qui aurait été visible à nos yeux lors de sa première émission a depuis perdu de l'énergie au fur et à mesure de l'expansion de l'univers. C'est maintenant dans une région complètement différente du spectre électromagnétique. C'est un phénomène appelé "décalage vers le rouge cosmologique".

Et c'est là que le JWST brille vraiment. La large gamme de longueurs d'onde infrarouges détectables par JWST lui permet de voir des galaxies que Hubble n'a jamais pu voir. Combinez cette capacité avec l'énorme miroir et la superbe résolution de pixels du JWST, et vous obtenez la machine à voyager dans le temps la plus puissante de l'univers connu.

L'âge de la lumière n'est pas égal à la distance

En utilisant le JWST, nous pourrons capturer des galaxies extrêmement lointaines car elles n'étaient que 100 millions d'années après le Big Bang, qui s'est produit il y a environ 13,8 milliards d'années.

Ainsi, nous pourrons voir la lumière d'il y a 13,7 milliards d'années. Ce qui est sur le point de blesser votre cerveau, cependant, c'est que ces galaxies ne sont pas à 13,7 milliards d'années-lumière. La distance réelle à ces galaxies aujourd'hui serait d'environ 46 milliards d'années-lumière.

Cet écart est dû à l'expansion de l'univers et rend difficile le travail à très grande échelle.

L'univers se dépense à cause de ce qu'on appelle "l'énergie noire". On pense qu'il s'agit d'une constante universelle, agissant de la même manière dans tous les domaines de l'espace-temps (le tissu de notre univers).

Et plus l'univers s'étend, plus l'effet de l'énergie noire sur son expansion est important. C'est pourquoi, même si l'univers a 13,8 milliards d'années, il mesure en réalité environ 93 milliards d'années-lumière.

Nous ne pouvons pas voir l'effet de l'énergie noire à l'échelle galactique (dans la Voie lactée) mais nous pouvons le voir sur des distances cosmologiques beaucoup plus grandes.

Asseyez-vous et profitez

Nous vivons à une époque remarquable de la technologie. Il y a à peine 100 ans, nous ne savions pas qu'il existait des galaxies en dehors de la nôtre. Maintenant, nous estimons qu'il y en a des milliards, et nous n'avons que l'embarras du choix.

Dans un avenir prévisible, le JWST nous emmènera dans un voyage à travers l'espace et le temps chaque semaine. Vous pouvez rester au courant des dernières nouvelles au fur et à mesure que la NASA les publie. + Explorer plus loin

La NASA révèle les premières cibles cosmiques du télescope Webb

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.