Origine de l’univers, vie extraterrestre… Les belles promesses astronomiques du James Webb Telescope, le grand frère de Hubble

EXPLORATION SPATIALE Le futur télescope spatial, imaginé depuis les années 1990, va quitter la Terre à l’automne prochain. Avec sa vision infrarouge et à 1,5 million de km de notre planète, il pourrait permettre de grandes avancées dans l’observation de l’univers. Explications.

Fabrice Pouliquen

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Des ingénieurs et des techniciens assemblent le télescope spatial James Webb le 2 novembre 2016 au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland (Etats-Unis).
Des ingénieurs et des techniciens assemblent le télescope spatial James Webb le 2 novembre 2016 au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland (Etats-Unis). — ALEX WONG / GETTY IMAGES NORTH AMERICA / Getty Images via AFP
  • Imaginé dans les années 1990, le James Webb Telescope devait décoller en 2010, avant d’essuyer une cascade de reports. Le grand jour devrait être pour cet automne. Ce télescope spatial accompagnera la Terre en orbite autour du soleil à 1,5 million de km.
  • A cette distance et pendant une période espérée de dix ans, le Webb, plus grand et plus puissant télescope jamais lancé dans l’Espace, devrait abreuver les scientifiques de données précieuses sur l’univers. De l’origine des premières étoiles à la composition de l’atmosphère des exoplanètes.
  • Hubble, en orbite à 570 km de la Terre depuis 1990, a déjà permis un grand bond en avant dans la connaissance de l’univers. Le JWT, présenté comme son grand frère, pourrait en permettre un nouveau encore. Grâce notamment à sa vision infrarouge.

Que permettra de découvrir le James Webb Telescope ? Pierre Ferruit, qui travaille depuis vingt ans sur cette mission pour le compte de  l’Agence spatiale européenne (ESA), ne le sait pas encore. Mais le futur télescope spatial, présenté comme le grand frère d ’Hubble, représente « un tel bond en avant » pour l’astronomie « qu’il y aura forcément des découvertes et que les plus belles sont celles que l’on n’imagine pas encore », assure-t-il.

Pas étonnant alors que l’ESA, partie prenante de cette mission avec la Nasa et l’agence spatiale canadienne, invite à marquer le lancement du James Webb Telescope (JWT) comme un grand moment spatial de 2021.

Vue d'artiste du téléscope spatial James-Webb, qui devrait décoller à l'automne 2021.
Vue d'artiste du téléscope spatial James-Webb, qui devrait décoller à l'automne 2021. - NASA

Le plus grand et puissant télescope jamais lancé

Le plus grand et plus puissant télescope jamais lancé dans l’Espace est attendu depuis longtemps en tout cas. Imaginé dès les années 1990, le JWT devait décoller en 2010, avant d’essuyer une cascade de reports. Ce sera finalement en octobre prochain, depuis Kourou (Guyane) et à bord d’une fusée Ariane 5. Le premier lancement possible était jusqu’ici fixé au 31 octobre. Arianespace indique ce mardi que la date finale sera « communiquée seulement quelques semaines avant ».

Une fois dans l’Espace, le Webb sera amené au point de Lagrange L2 , à 1,5 million de kilomètres de nous. C’est à cette distance, très propice aux observations astronomiques, qu’il accompagnera la Terre dans son orbite autour du soleil. Il y déploiera alors son miroir primaire, composé de 18 segments hexagonaux recouverts d’une fine pellicule d’or. « Plus son miroir est grand, plus un télescope peut collecter de lumière, et plus il pourra observer des objets lointains », rappelle Pierre Ferruit. Celui de Webb fera 6,5 mètres de diamètre, le plus grand jamais lancé dans l’Espace. Pour comparaison : le télescope Hubble avait un miroir de 2,4 mètres de diamètre.

Basculement dans l’infrarouge

L’autre élément du James Webb Telescope qui témoigne de la complexité de la mission est son pare-soleil, aussi grand qu’un court de tennis. D’un côté, il y aura le Soleil, la Terre et la Lune. De l’autre, le télescope spatial, plongé dans le noir complet et à une température de – 230°C. Deux conditions indispensables * pour capter la lumière infrarouge, rayonnement électromagnétique de même nature que la lumière visible, mais dont les longueurs d’onde sont trop grandes pour être perceptibles par l’œil humain.

Cette vision infrarouge est le gros plus par rapport à Hubble. Lancé en 1990, ce dernier mérite cependant plusieurs médailles. Pour sa longévité autant que pour les découvertes scientifiques qu’il a permis. « Il faudrait plusieurs heures pour les lister, assure Pierre Ferruit. Le champ profond de Hubble, c’est-à-dire ses observations de zones du ciel très lointaines et avec des temps de pose très long, a notamment permis de découvrir des galaxies à des distances toujours plus éloignées et a révolutionné notre compréhension de la formation et de l’évolution des galaxies. »

Capter les premières lumières de l’univers…

Mais avec Hubble, on reste dans le domaine de la lumière visible, l’ultraviolet et un peu d’infrarouge proche. Le Webb, lui, sera uniquement dans l’infrarouge, dont il couvrira le proche mais aussi le moyen. Mieux que quiconque ? Il y a sur Terre des telescopes bien plus grand que le JWT. « Certains en projet, notamment en Europe, seront équipés de miroirs primaires de trente à quarante mètres de diamètre, confirme Pierre Ferruit. Mais ils ont l’inconvénient d’être au sol. Quand on observe dans l’infrarouge, notamment dans l’infrarouge moyen, notre atmosphère, qui nous protège, devient un obstacle pour les astronomes. »

A 1,5 million de km de la Terre, Webb n’aura donc pas ce problème. « On peut espérer des gains de puissance d’un facteur dix à cent par rapport aux observatoires existants, ce qui offre un potentiel de découvertes énormes », reprend le scientifique de l’ESA.

La première promesse du JWT est de permettre de mieux comprendre l’origine de l’univers et notre place en son sein. Le télescope spatial sera en mesure de capter les lumières des galaxies et des étoiles qui se sont formées dans les premières centaines de millions d’années de l’univers. « Ces lumières, lorsqu’elles traversent tout l’univers pour nous parvenir, se décalent progressivement dans l’infrarouge, si bien qu’elles échappaient le plus souvent à Hubble », explique Pierre Ferruit.

En apprendre plus sur l’habitabilité des exoplanètes

Il y a d’autres promesses avec le JWT, tout aussi fondamentales pour l’astronomie. « Notamment dans la compréhension du cycle des étoiles, poursuit Olivier Sanguy, médiateur scientifique à la Cité de l’espace de Toulouse. Surtout lorsqu’elles sont jeunes et encore cachées par le nuage de gaz dans lequel elles sont nées. On ne les voit pas bien en lumière visible, voire pas du tout, alors que la vision infrarouge nous permet de voir à travers ce nuage. »

Surtout, le JWT pourrait permettre d’avancer sur la recherche de vie extraterrestre. Il y aura en tout cas un intérêt à pointer le futur télescope sur les exoplanètes, situées en dehors de notre système solaire, en vue d’analyser leur composition atmosphère. « L’infrarouge est la bande de longueur d’onde la plus utile pour détecter certaines molécules qui nous intéressent, reprend Olivier Sainguy. Y trouve-t-on du méthane, de l’oxygène, du CO2… ? Il pourra aider à déterminer l’habitabilité d’une exoplanète ».

Une mission à 10 milliards de dollars semée d’embûches

Mais ces promesses ne sont encore que sur le papier. Le James Webb Telescope est encore loin de ce point de Lagrange, et envoyer un télescope de cette taille ne sera pas chose aisée. Forcément, il faudra le plier, ne serait-ce que pour l’amener de la Californie, où il est conçu, jusqu’à Kourou. Le périple se fera fin août, par bateau, dans un container spécial. Il entrera également plié dans l’Ariane 5. « Très vite après le décollage, le télescope se détachera de la fusée et commencera à se déplier, raconte Pierre Ferruit. Cette étape, qui prendra trois semaines, sera réalisée en chemin vers le point Lagrange L2, que le télescope atteindra un mois après son décollage. Il faudra ensuite six mois supplémentaire pour bien configurer le télescope et mettre en route ses instruments. »

Cela nous amène donc à un démarrage au printemps prochain. Tout au long de ce périple, il n’y a aucun droit à l’erreur. Ce James Webb Telescope représente un coût de 10 milliards de dollars. « Et il n’y en a pas de rechange », prévient Pierre Ferruit. Mais si tout se passe sans accroc, il devrait abreuver les scientifiques de données pendant au moins dix ans.