télescope spatial Hubble

Imaginez que vous regardez une chaîne de montagnes lointaine à travers le brouillard matinal. Les contours des sommets sont flous, et si le brouillard est hétérogène, certains versants se perdent plus que d'autres. C'est à peu près ainsi que les astronomes perçoivent la lumière ancienne de l'Univers, qui met 13,8 milliards d'années à nous parvenir.

Dans une galaxie lointaine, la lumière du gaz incandescent aurait dû révéler sa composition. Le télescope James Webb a décomposé cette lumière en spectre, et les astronomes ont vu : les raies de l'oxygène étaient trop faibles.

Chaque matin, le jardinier ratisse les feuilles en un tas. Le Soleil, en traversant la galaxie, fait quelque chose de semblable : sa gravité rassemble le gaz interstellaire diffus en un cône invisible — un entonnoir géant.

Au cœur d'une vieille ville se dresse une tour avec une horloge que l'on n'a jamais remise à l'heure depuis sa construction. En mesurant son retard, on peut calculer à quel point le temps s'est étiré depuis.

Une lampe est cachée derrière un grand aquarium rempli d'eau. Vous ne voyez pas une seule source de lumière, mais plusieurs de ses reflets et réfractions — l'eau courbe le trajet des rayons.

Mesurer les distances dans l'Univers n'est pas une mince affaire. Presque toutes les méthodes reposent sur la lumière, or celle-ci peut être absorbée par la poussière, diffusée ou déformée sur le chemin. C'est un peu comme essayer de distinguer un phare lointain à travers le brouillard et la brume. Les neutrinos, eux, sont tout autre chose.

Le bord du projecteur. Dès qu'on masque l'éclat aveuglant de l'étoile centrale, un théâtre d'ombres apparaît. Le coronographe de James Webb, tel un rideau épais, a occulté l'étoile TW Hydrae – et sur une scène de 120 unités astronomiques (quatre fois la distance jusqu'à Neptune), son disque d'accrétion entre en jeu.

L'étoile Tabby, phare dans la mer cosmique, déroute les astronomes depuis 2015. Sa lumière ne scintillait pas au rythme des planètes, mais comme dispersée par une tempête — des chutes profondes, des sursauts brusques. Mais au milieu de ce chaos, une chute régulière, presque parfaite, a été découverte. L'œil du cyclone.

L'eau n'est pas toujours la même. Elle peut être douce ou salée, mais aussi « lourde » — si dans sa molécule, au lieu de l'hydrogène ordinaire, se trouve le deutérium, son cousin plus massif. On appelle cette eau HDO, et c'est un véritable passeport cosmique : la quantité de deutérium dans l'eau révèle où et quand cette eau est née.

Le fond optique du ciel est un palimpseste cosmique, où la lumière de milliards de galaxies non résolues s'empile en couches correspondant à différentes époques. Jusqu'ici, nous ne distinguions que les « lettres » les plus brillantes — les étoiles individuelles et les galaxies proches.

En 2024, l'équipe de David Charbonneau a pointé le télescope Magellan, équipé du spectrographe WINERED, vers LHS 1140. Au moment du transit, la spectroscopie à haute résolution a capté la raie d'absorption de l'hélium métastable à 10833 Å.

Le modèle cosmologique standard ΛCDM, où la matière noire et l'énergie noire jouent les architectes en chef de l'Univers, prédit depuis des décennies les données astronomiques avec la précision d'un chronomètre suisse. Trois génies en ont posé les fondations.

Quand nous plongeons notre regard dans le cosmos, nous voyons le passé. La loi d'Edwin Hubble transforme le décalage vers le rouge en machine à remonter le temps : la lumière de la galaxie UDS 12999 a mis 7,6 milliards d'années pour nous parvenir — plus de la moitié de la vie de l'Univers.

De minuscules graines de vie pourraient traverser le vide noir sur des vagabonds glacés comme la comète 3I/ATLAS. Le télescope James Webb y a pour la première fois trouvé de l'eau et du méthane, et l'analyse de la lumière a révélé une composition gazeuse inhabituelle.

L'orchestre cosmologique ne s'accorde pas sur un seul diapason. Il y a deux groupes d'instruments : les uns écoutent le bourdonnement du jeune univers — le fond diffus cosmologique, les autres lisent les notes sur les galaxies matures et les supernovae.

Pendant tout le siècle dernier, la cosmologie a mesuré la vitesse d'expansion de l'Univers grâce aux supernovae, aux décalages vers le rouge et au rayonnement fossile.

Un monde où l'année ne dure qu'un jour et demi terrestre, et où l'étoile dans le ciel est des centaines de fois plus grande que notre Soleil. C'est KELT-9 b — une géante gazeuse chauffée à des températures où le fer s'évapore.

L'Univers est un immense orchestre interprétant la partition de l'expansion. Les galaxies s'éloignent au rythme d'une musique inaudible : l'énergie noire.

La planète WASP-121 b est une géante gazeuse chauffée à 2500°C. Elle fait toujours face à son étoile, comme un globe figé sous une lampe. Mais lorsqu'elle passe devant le disque de l'étoile, sa rotation nous révèle différentes facettes — comme si l'on faisait lentement pivoter ce globe pour en explorer chaque recoin.

Une planète géante encore bébé continue d'attirer à elle les restes de matériaux de construction du nuage qui l'entoure. C'est exactement ce qu'a capturé le télescope spatial Hubble en pointant ses caméras vers l'objet catalogué SR 12 c.

L'atmosphère de Titan, découverte par Christiaan Huygens, est opaque aux télescopes ordinaires. Mais la spectroscopie révèle des « fenêtres » de transparence — d'étroites zones où le brouillard se dissipe.

380 000 ans après le Big Bang, l'Univers avait suffisamment refroidi pour que les particules éparses s'unissent en atomes d'hydrogène.

La cosmologie est une musique des sphères, et la constante de Hubble nous a longtemps semblé un métronome fiable.

Des astronomes, utilisant le télescope spatial James Webb (JWST), ont pour la première fois étudié en détail l'atmosphère d'une jeune exoplanète : V1298 Tau c. Cette super-Terre — une planète plus massive que la Terre mais moins que les géantes gazeuses — n'a que 23 millions d'années.

Lorsqu'une planète passe derrière le bord de son étoile, celle-ci éclaire son atmosphère — tout comme le soleil couchant illumine les nuages à l'horizon. Cet instant fugace, qui ne dure que quelques minutes, porte l'empreinte des gaz traversés par la lumière stellaire.

La lumière met 124 ans pour nous parvenir. C'est le temps qu'il a fallu aux rayons de l'étoile pour nous apporter la nouvelle de la planète K2-18b — entièrement recouverte d'un océan, mais enveloppée dans une épaisse couverture d'hydrogène. Elle est environ deux fois et demie plus grande que la Terre.

Dans les années 1920, Edwin Hubble a remarqué que les galaxies s'éloignent les unes des autres – c'est ainsi que l'expansion de l'univers a été découverte.

La planète WASP-121 b est toujours tournée vers son étoile du même côté, comme une pierre dans un feu de camp. Son côté diurne est chauffé à un point tel que l'hydrogène ordinaire — celui qui compose la majeure partie de l'Univers — n'y résiste pas : ses molécules se brisent en atomes isolés, et la température y est inversée : plus on monte, plus il fait chaud.

Les astronomes ont pointé James Webb vers l'exoplanète rocheuse LHS 3844 b — un monde autour d'une étoile lointaine, où l'année ne dure que 11 heures. La planète est toujours tournée du même côté vers son étoile : sur la face diurne, une chaleur permanente de 770°C règne, tandis que la face nocturne est plongée dans l'obscurité glaciale.

La querelle cosmologique évoque deux artisans qui mesurent la même pièce avec des mètres différents. L'un, en observant les galaxies lointaines, obtient un certain nombre. L'autre, en scrutant la lueur ancienne — le rayonnement fossile, la lumière refroidie du Big Bang —, en obtient un autre, plus petit. Cet écart est appelé tension de Hubble.

Une planète géante flotte dans l'espace, complètement seule, à une distance de son étoile 160 fois supérieure à celle qui sépare le Soleil de Pluton. La lumière de son étoile parente lui parvient si faiblement que la température à sa surface dépasse à peine 200 degrés Celsius — à peu près comme dans un sauna bien chaud.

La lumière de deux galaxies, capturée par le télescope James Webb, a voyagé pendant 13 milliards d'années pour nous atteindre, ayant commencé son voyage 600 millions d'années après le Big Bang.

Après le Big Bang, l'Univers était rempli d'un gaz froid – principalement de l'hydrogène et de l'hélium neutres. Ce gaz enveloppait le cosmos comme un brouillard matinal, imperméable à la lumière. Les âges sombres commencèrent.

Une poêle brûlante sur la cuisinière luit dans l'obscurité, mais si on la couvre d'un couvercle, la chaleur s'échappe plus lentement et la surface semble moins brillante. C'est à peu près ainsi que fonctionne la planète HD 3167 b : elle est toujours tournée vers son étoile, et son côté jour est chauffé à une température à laquelle les roches fondent.

L'Univers est en expansion, mais à quelle vitesse ? Depuis des décennies, les astronomes débattent de la valeur exacte de la constante de Hubble. Deux méthodes classiques donnent des résultats légèrement différents. Voici qu'une troisième approche émerge, fondée sur de mystérieux sursauts radio.

Lorsqu'une exoplanète masque brièvement son étoile, la lumière stellaire traverse son atmosphère et en absorbe la saveur chimique. Cette technique — la méthode du transit — est au cœur du travail du télescope James Webb.

La lumière d'une étoile lointaine, en traversant l'atmosphère de la planète K2-18b, a laissé dans le spectre d'étranges « empreintes digitales ». Les astronomes ont collecté cette lumière pendant 420 heures avec le télescope spatial James Webb et l'ont décomposée en couleurs, comme un arc-en-ciel.

Juste après le Big Bang, dont l'idée a été avancée par Georges Lemaître, le cosmos était un bouillon sombre d'hydrogène et d'hélium. Puis les premières étoiles s'allumèrent — immenses, éblouissantes et brûlantes, comme des étincelles d'un feu cosmique.

Les astronomes ont testé le nouveau télescope Vera Rubin au Chili, comme on règle la mise au point et le diaphragme d'un nouvel appareil photo. Les premières images ont couvert une portion du ciel équivalente à 60 pleines Lunes — et ont immédiatement révélé des millions de galaxies et d'étoiles.

La lumière de cette galaxie lointaine a voyagé pendant 13,4 milliards d'années avant de nous parvenir. Le télescope James Webb l'a captée et décomposée en couleurs. Dans le spectre, on distingue une raie d'hydrogène bien nette – comme une empreinte digitale qui révèle que la galaxie GS-z13-1-LA est en pleine formation d'étoiles.