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Lorsque la NASA a dévoilé les premières images en couleur du télescope spatial James Webb (JWST) en juillet 2022, même les astronomes chevronnés ont été frappés par leur beauté. Une image – une superbe vue infrarouge de la nébuleuse de la Carène, une région de formation d’étoiles située à 7 500 années-lumière – a captivé l’imagination. «C'est une œuvre d'art», a fait remarquer René Doyon, chercheur principal de la mission JWST, lors d'une conférence de presse de la NASA.
Le succès de JWST s’appuie sur l’héritage du télescope spatial Hubble, lancé en 1990. Hubble a révolutionné notre vision de l’univers, en fournissant des images en champ profond de galaxies lointaines, de supernovas et de nébuleuses spectaculaires, et en aidant à déterminer l’âge et le taux d’expansion de l’univers. Ses photographies emblématiques sont désormais intégrées dans les manuels scolaires, les titres d'actualité et les fonds d'écran d'ordinateurs portables du monde entier.
Plutôt que de remplacer Hubble, JWST a été conçu pour étendre sa portée. Alors que Hubble observe la lumière visible et ultraviolette, JWST se spécialise dans l'infrarouge, lui permettant de scruter la poussière cosmique et de détecter de faibles signaux provenant des premières galaxies. Ensemble, ils forment un duo puissant :Hubble regarde loin; JWST a l'air profond.
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Hubble orbite autour de la Terre à environ 320 milles, ce qui le rend accessible pour les réparations. Hubble a subi une mise à niveau optique corrective après ses premières images floues. En revanche, JWST opère à partir du deuxième point de Lagrange (L2), à environ 1 million de kilomètres de la Terre, où il peut « survoler » en utilisant les forces gravitationnelles combinées du Soleil et de la Terre. Cette position éloignée offre à JWST une vue dégagée sur le cosmos mais signifie également que toute réparation serait impossible.
La distinction la plus significative entre les deux télescopes est leur plage spectrale. Hubble capte la lumière ultraviolette, visible et une bande étroite de lumière proche infrarouge (0,1 à 2,5 µm). JWST observe principalement dans l'infrarouge, s'étendant de 0,6 à 28,5 µm. Parce que la lumière s’étend (redshift) sur de grandes distances, les galaxies du premier univers émettent une lumière qui s’est déplacée vers l’infrarouge au moment où elle nous atteint. Hubble pourrait faire allusion à ces structures; JWST peut les résoudre en détail.
Les deux télescopes utilisent des miroirs incurvés au lieu de lentilles, mais leurs conceptions diffèrent. Hubble utilise un système Ritchey‑Chrétien, un ensemble de miroirs à courbure plus profonde qui produit une grande clarté sur un large champ. JWST utilise une conception anastigmate à trois miroirs, intégrant un troisième miroir qui fournit des détails sans précédent depuis les confins de l'espace.
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La collaboration est essentielle, et Hubble et JWST illustrent des ambitions complémentaires. Le miroir primaire de Hubble de 2,4 mètres (≈8 pieds) est éclipsé par le miroir de 6,5 mètres de JWST (≈21 pieds), permettant à ce dernier de recueillir une lumière beaucoup plus faible provenant de plus en plus profond de l'espace et de plus loin dans le temps. La taille plus grande du JWST nécessite également un pare-soleil de la taille d'un court de tennis pour garder ses instruments au froid lors des observations infrarouges.
Hubble reste opérationnel, observant souvent les mêmes cibles que JWST à différentes longueurs d'onde. Si la capacité du proche infrarouge de Hubble est remarquable, sa conception privilégie les longueurs d’onde plus courtes. La gamme infrarouge plus large du JWST le rend supérieur à l'étude des exoplanètes, des naines brunes froides et des galaxies jusqu'à neuf fois plus faibles que celles détectables par Hubble.
Pour l’avenir, le télescope spatial romain Nancy Grace, dont le lancement est prévu en 2027, poursuivra cette lignée. Conçu avec un champ de vision 100 fois plus grand que celui de Hubble, il aidera les scientifiques à sonder l’énergie noire, les exoplanètes et les systèmes planétaires de notre galaxie. Ces observatoires représentent le summum de l’ingéniosité humaine, de l’ingénierie et de la science collaborative. Même si de nombreuses personnes ne peuvent pas voir la Voie lactée à l'œil nu, notre espèce obtient rapidement un accès sans précédent à l'univers.