Le télescope spatial James Webb réécrit ce que nous pensions savoir sur l'univers

Qu'est-ce que le JWST et en quoi diffère-t-il du télescope spatial Hubble ?

Le lancement du télescope spatial James Webb (JWST) le 25 décembre 2021 ( ) soulève un certain nombre de questions sérieuses sur le modèle cosmologique standard (JWST) le 25 décembre 2021 soulève un certain nombre de questions sérieuses sur le modèle cosmologique standard, qui sont susceptibles d'entraîner des révisions du modèle standard, voire une réécriture substantielle, voire complète, de celui-ci. Pour les non-initiés, le télescope James Webb est le plus grand et le plus puissant des télescopes spatiaux jamais construits. Sa construction a coûté plus de 10 milliards de dollars et a duré près de 20 ans. Le miroir primaire du JWST mesure 6,5 mètres de diamètre, ce qui est nettement plus grand que le miroir de 2,4 mètres du Hubble, et lui confère une capacité de capture de la lumière six fois supérieure. Bien que Hubble puisse capter une partie de la lumière infrarouge, il a été principalement conçu pour capter la lumière visible et la lumière ultraviolette.

L'accent mis par le JWST sur la capture de la lumière infrarouge est important car il lui permet de voir à travers les nuages de poussière cosmique et de remonter beaucoup plus loin dans le temps. Avec l'expansion de l'univers, la lumière des premières étoiles et galaxies a été "redshifted"de la lumière visible à la lumière ultraviolette et enfin aux longueurs d'onde infrarouges au moment où elle atteint notre position dans l'univers. Alors que le Hubble a pu utiliser la lentille gravitationnelle pour voir jusqu'à il y a 13,4 milliards d'années, le JWST est capable de résoudre les images de ces galaxies plus clairement et de voir au-delà des "galaxies enfantines" (comme les décrit la NASA) du Hubble jusqu'aux premières galaxies qui se sont formées pour voir ce qui devrait être des "bébés galaxies". Jusqu'à présent, la galaxie la plus ancienne que le JWST a pu observer a été identifiée comme datant de 320 millions d'années seulement après le Big Bang.

Quelles sont les découvertes les plus importantes et les plus difficiles du télescope Webb à ce jour ?

Le JWST a découvert des galaxies qui, sur l'échelle de temps cosmologique actuelle de 13,7 milliards d'années, ont entre 500 et 700 millions d'années. Cela n'a rien d'inattendu en soi. Ce qui l'est, c'est l'ampleur de ces galaxies, dont beaucoup ont une taille comparable à celle de notre propre Voie lactée. Jusqu'à ce que le JWST observe ces galaxies, on pensait qu'il était impossible que des galaxies d'une telle taille existent si tôt dans l'histoire apparente de l'univers. Les scientifiques s'attendaient à ce que le JWT découvre des galaxies relativement petites à cette échelle de temps, mais ces grandes galaxies qui se sont formées si tôt dans l'univers sont appelées "briseurs d'univers", , parce qu'elles ne devraient tout simplement pas exister si l'univers n'avait que 13,7 milliards d'années comme on l'a supposé.

L'une de ces galaxies anciennes, baptisée ZF-UDS-7329est plus grande que la Voie lactée, mais elle s'est formée seulement 800 millions d'années après le Big Bang. Jusqu'à sa découverte, on pensait que seules des galaxies de cette taille ne pouvaient se former avant que la matière noire n'ait été ensemencée dans l'univers. Son existence bouleverse à la fois l'âge de l'univers et la façon dont les scientifiques pensaient que les galaxies de cette taille devaient se former. Le JWST a également découvert d'autres structures dans l'espace au centre de notre Voie lactée - à environ 25 000 années-lumière - que les scientifiques n'avaient jamais observées auparavant et qu'ils peinent à expliquer. Il s'agit notamment d'un nuage bleu d'hydrogène ionisé qui couvre une région massive de l'espace dans la région de Sagittarius C, y compris ce qui a été décrit comme des structures "en forme d'aiguille" pointant de manière chaotique dans de multiples directions.

L'une des principales caractéristiques du modèle cosmologique standard est ce que l'on appelle la constante de Hubble. Elle porte le nom d'Edwin Hubble (comme le télescope), qui a observé pour la première fois que l'univers était en expansion à un rythme proportionnel et constant à la distance d'un objet par rapport à la Terre. Les observations du télescope Hubble ont donné lieu à ce que l'on appelle la "tension de Hubble", où les différentes techniques utilisées pour mesurer le taux d'expansion de l'univers ont donné des résultats différents. Aujourd'hui, le JWST a confirmé que ces observations divergentes sont effectivement correctes et que l'univers ne se développe pas à un rythme constant, mais à des rythmes différents qui varient lorsque nous observons différentes parties de l'univers. Cette découverte va directement à l'encontre des idées actuelles concernant l'expansion de l'univers si un Big Bang avait été au cœur de sa création et de l'inflation qui s'en est suivie.

Le JWST a également identifié de nombreux autres trous noirs géants qui s'étaient déjà formés dans ce que nous croyons être l'univers primitif. Il s'agit là d'une découverte tout à fait inattendue. En règle générale, les trous noirs supermassifs se forment par accrétion de gaz sur plusieurs millions d'années, mais ces trous noirs supermassifs semblent s'être formés beaucoup plus rapidement qu'on ne le pensait auparavant. Ils soulèvent également la question de savoir s'ils ont grandi beaucoup plus vite qu'on ne le pensait ou s'ils sont simplement nés en grand. Quoi qu'il en soit, les découvertes du JWST réécriront les livres, que ce soit sur la manière et la vitesse de formation des trous noirs supermassifs ou sur la question de savoir si l'univers est beaucoup plus vieux que ce que les scientifiques pensaient à l'origine.

Qu'est-ce que cela signifie pour le modèle cosmologique standard ?

Un scientifique de l'université d'Ottawa, le Dr Rajendra Gupta, affirme que ses calculs les plus récents indiquent que l'univers n'a pas 13,7 milliards d'années, mais 26,7 milliards d'années. Il affirme que le modèle cosmologique standard, qui utilise le décalage vers le rouge pour déterminer l'âge de l'univers, doit également tenir compte de ce que l'on appelle la "théorie de la lumière fatiguée", qui suggère que la raison du décalage apparent vers le rouge n'est pas la distance qui sépare un objet de la Terre, mais qu'il faut également tenir compte du fait que l'énergie des photons de lumière se dissipe avec le temps. Cela pourrait expliquer pourquoi une étoile comme Methuslahactuellement la plus vieille étoile jamais observée, semble être plus vieille que l'âge de l'univers actuellement estimé à 14,3 milliards d'années.

Le point de vue de M. Gupta n'est toutefois pas encore partagé par l'ensemble de la communauté scientifique, car le JWST n'est opérationnel que depuis le milieu de l'année 2022 et il lui reste encore beaucoup de données à collecter et beaucoup de calculs et de modèles théoriques à appliquer à ces données. Il existe des propositions encore plus radicales que celle de Gupta, qui prétendent que l'origine de l'univers n'a pas du tout commencé avec le Big Bang, tandis qu'une autre théorie présuppose que l'univers a simplement existé éternellement. Après le lancement du JWST, une chose est sûre : le modèle cosmologique standard devra au moins être révisé. Seul l'avenir nous dira s'il faudra le réécrire complètement et le remplacer par une toute nouvelle explication de l'origine et de l'âge de l'univers.