Le télescope James-Webb, un œil infrarouge à 1,5 million de kilomètres
Lancé de Guyane le jour de Noël 2021, le plus grand télescope spatial jamais construit observe l'Univers dans l'infrarouge, des premières galaxies à l'atmosphère des exoplanètes.
Le 25 décembre 2021, à 12 h 20 UTC, une fusée Ariane 5 décolle du port spatial européen de Kourou, en Guyane. Sous sa coiffe, replié comme un origami, se trouve le télescope spatial James-Webb, fruit d'une collaboration entre la NASA, l'Agence spatiale européenne et l'Agence spatiale canadienne. Un mois plus tard, après des centaines d'opérations de déploiement dont aucune n'avait droit à l'échec, il arrive à son poste d'observation, à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Depuis, il a profondément renouvelé notre vision du cosmos.
Un miroir de 6,5 mètres, plié pour le voyage
Le cœur de Webb est son miroir principal, d'environ 6,5 mètres de diamètre. Selon la NASA, c'est environ 2,75 fois le diamètre de celui de Hubble, et six fois sa surface collectrice, qui atteint 25 mètres carrés. Un miroir d'une seule pièce aussi grand n'aurait tenu dans aucune fusée. Il est donc formé de 18 segments hexagonaux en béryllium, un métal léger et rigide, recouverts d'une fine couche d'or, qui réfléchit très bien l'infrarouge. Le miroir a été replié pour le lancement, puis déployé dans l'espace. Chaque segment est ensuite ajusté par de petits moteurs pour que les 18 se comportent comme une seule surface parfaite.
Pourquoi l'infrarouge ?
Webb observe surtout dans l'infrarouge, entre 0,6 et 28,5 micromètres de longueur d'onde, au-delà du rouge que perçoit notre œil. Il y a deux raisons à cela. D'abord, l'Univers est en expansion : la lumière des galaxies les plus lointaines a été étirée pendant son long voyage, au point que la lumière visible qu'elles ont émise nous parvient aujourd'hui sous forme d'infrarouge. Pour voir les premières galaxies, il faut donc un télescope infrarouge. Ensuite, l'infrarouge traverse mieux les nuages de poussière, qui cachent les étoiles et les planètes en formation.
Mais tout objet tiède émet lui-même de l'infrarouge. Pour ne pas être ébloui par sa propre chaleur, Webb doit être très froid : il fonctionne en dessous de 50 kelvins, soit environ -223 °C. Son instrument MIRI, dédié à l'infrarouge moyen, descend même à 7 kelvins grâce à un réfrigérateur embarqué.
Le point L2 et le bouclier
Pour rester froid, Webb est placé autour du point de Lagrange L2, une position d'équilibre située à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, à l'opposé du Soleil. De là, le Soleil, la Terre et la Lune sont toujours du même côté. Un immense pare-soleil de cinq couches, d'environ 21 mètres sur 14, la taille d'un court de tennis, les masque en permanence. D'un côté, il fait chaud ; de l'autre, le télescope baigne dans le froid. Selon la NASA, c'est comme une crème solaire d'indice un million.
Quelques résultats marquants
Les premières images scientifiques ont été dévoilées en juillet 2022. Depuis, les découvertes se succèdent. Webb a détecté des galaxies vues moins de 300 millions d'années après le Big Bang, plus nombreuses et plus brillantes que ne le prévoyaient beaucoup de modèles, ce qui oblige les théoriciens à revoir la formation des premières galaxies. En 2022, il a fourni la première détection nette de dioxyde de carbone dans l'atmosphère d'une exoplanète, la géante gazeuse WASP-39 b. Il dissèque les pouponnières d'étoiles, comme la nébuleuse NGC 7129 sur l'image, les disques de poussière où naissent les planètes, et les comètes venues d'autres systèmes.
Webb s'est aussi tourné vers notre destination. En 2025, des astronomes ont annoncé avoir repéré sur ses images un candidat planète géante dans la zone habitable d'Alpha du Centaure A. Ce candidat reste à confirmer : c'est précisément l'objet de la marche « Prix Premier Voisin » (voir la marche G-SGT-07), qui récompensera l'équipe qui le confirmera ou le réfutera de façon indépendante.
Et sur Terre ?
Les détecteurs infrarouges de plus en plus sensibles et les techniques de refroidissement poussées par l'astronomie spatiale profitent aussi à l'observation de la Terre et à l'imagerie scientifique. Les méthodes qui soustraient la lumière d'une étoile brillante pour révéler un objet faible à côté d'elle, perfectionnées sur les images de Webb, pourraient en outre aider les opérateurs qui surveillent de petits débris spatiaux près de satellites éclatants.
Webb a été conçu pour une mission de 5 à 10 ans, mais la précision de son lancement lui a laissé, selon la NASA, du carburant pour bien plus longtemps. La prochaine étape est déjà à l'étude à la NASA, sous le nom d'Habitable Worlds Observatory : un télescope spatial capable non seulement de détecter une Terre jumelle, mais d'analyser son atmosphère à la recherche de traces de vie.