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Au-delà de l'orbite de Neptune s'étend un océan d'îles glacées qui n'a presque pas changé depuis quatre milliards d'années. Ces îles, appelées objets transneptuniens, conservent la recette de la naissance des planètes. Jusqu'à récemment, les astronomes ne voyaient que les plus grandes d'entre elles, tandis que les petites, de la taille d'une ville, restaient invisibles.

Les huit cartes du ciel prises par les différents détecteurs du télescope Planck ressemblent à huit atlas routiers d'une même ville, dessinés par différents cartographes. Chaque atlas est tourné d'un angle qui lui est propre : l'un tenait sa planchette légèrement inclinée, un autre légèrement pivotée. Si l'on superpose les atlas, les rues ne coïncident pas.

La lumière qui n'atteint pas la caméra laisse pourtant sa trace sur elle. C'est ainsi que fonctionne la nouvelle méthode de prise de vue : on éclaire l'objet avec une couleur, et l'image est assemblée à partir d'une autre. Dans le cristal, les ondes lumineuses se mélangent, et l'information sur l'invisible passe au faisceau visible.

La nébuleuse de la Tarentule est une immense pouponnière d'étoiles dans une galaxie voisine. Des centaines de milliers d'étoiles y naissent, et leur lumière éclaire les nuages de poussière. Cette poussière brille dans l'infrarouge, et son spectre révèle des bandes mystérieuses.

La lumière qui traverse un verre d'eau trouble s'affaiblit : une partie est absorbée. C'est ainsi que fonctionnent de nombreux instruments d'analyse de liquides : ils mesurent la perte de lumière et en déduisent la composition. Mais si le liquide est hétérogène, comme une soupe avec des morceaux, une seule valeur ne suffit pas : il faut savoir où l'absorption est la plus forte.

Le ciel nocturne est plein de lumières trompeuses. Les astronomes cherchaient des galaxies qui se sont allumées dans les premiers centaines de millions d'années après le Big Bang — leur lumière nous est parvenue pendant près de 13 milliards d'années. Six taches faibles ont été sélectionnées à partir d'images des télescopes spatiaux Hubble et Spitzer.

Les géantes rouges au centre de la Voie lactée ressemblent à des phares lointains qui s'embrasent puis s'éteignent. Leur lumière traverse une poussière dense, mais les méthodes habituelles de mesure des distances échouent ici : les étoiles sont trop brillantes et instables, et la poussière déforme l'image.

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.

L'orchestre joue, mais les musiciens ne s'entendent pas. Le chef interrompt sans cesse la musique et s'approche de chacun pour accorder son instrument. C'est à peu près ainsi que fonctionnent les télescopes spatiaux à miroir segmenté.

En mars 2023, le télescope spatial James Webb a pointé ses instruments vers la comète périodique 81P/Wild 2.

Le ciel nocturne ressemble à un océan : plus on scrute, plus on distingue de faibles lueurs dans les profondeurs. C'est en observant les confins de la Voie lactée que des astronomes ont découvert Aquarius IV, un minuscule système stellaire qui se cachait jusqu'alors dans l'obscurité.

Lorsqu'un orchestre de milliers de musiciens joue en harmonie, le mérite n'en revient pas seulement au talent de chacun, mais aussi au travail invisible du chef d'orchestre.

Une étoile enveloppée dans une couverture invisible chauffe plus qu'elle-même. C'est exactement ce que montrent dix naines rouges suivies par les astronomes du projet Hephaistos.

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.

Deux cent quarante-deux mille trois cent vingt-sept galaxies — comme des grains de sable sur une plage. Mais les astronomes ont transformé ce chaos en carte : l'algorithme UMAP a pris de chaque galaxie onze paramètres — sept couleurs de l'optique au moyen infrarouge (c'est la…

Soixante-douze disques d'accrétion — des cocons tourbillonnants de gaz et de poussière cosmique — ont été scrutés par l'instrument MIRI à bord du James Webb. La plupart d'entre eux libèrent des flux dans l'espace : des structures coniques denses et de fines gerbes à grande vitesse.

En 2024, le projet « Héphaïstos » a passé au crible des millions d'étoiles et a identifié plusieurs dizaines de suspects : elles brillaient dans l'infrarouge moyen plus fortement que ne le devrait une naine rouge ordinaire.

Le spectacle cosmique se déroule sur la scène de la galaxie Centaurus A. Dans le rôle principal, un trou noir supermassif avec un jet puissant qui transperce l'espace sur des centaines de milliers d'années-lumière.

L'Univers a moins d'un milliard d'années, et pourtant, en son centre, trônent déjà des trous noirs d'une masse d'un milliard de soleils.

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.

Les étoiles à neutrons, nées dans le feu des supernovas, ne cessent de surprendre, près d'un siècle après leur prédiction.

À 158 années-lumière de nous, autour d'une étoile sombre, la naine rouge TOI-6894, une planète se déplace paisiblement. Son année dure moins de deux jours terrestres, mais elle-même est un monde frais avec une température d'équilibre d'environ 420 K, à peine plus chaud qu'un sauna.

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.

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.

Une petite pièce de monnaie tourne autour d'une lourde boule de bowling. La pièce, c'est un petit trou noir ou une étoile à neutrons, et la boule, c'est un trou noir supermassif au centre d'une galaxie.

Jetez deux cailloux dans un étang en même temps : les ondulations se propagent de manière régulière et coordonnée. C'est le principe de l'interféromètre quantique : on divise une particule en deux ondes qui suivent des chemins différents puis se rejoignent. Idéalement, leurs crêtes coïncident.

Un feu que personne ne voit, mais dont tout le monde sent la chaleur — c'est ainsi que les astronomes ont découvert une éruption dans une galaxie lointaine. Non pas par la lumière, mais par le rayonnement infrarouge de la poussière chauffée.

La scène est éclairée par des projecteurs, mais les événements les plus intéressants se déroulent dans l'ombre, là où se cachent des molécules invisibles à l'œil nu. La nouvelle caméra capte la chaleur de ces « invisibles » et la transforme en lumière ordinaire.

La vapeur au-dessus d'une casserole bouillante colore légèrement la lumière d'une lampe de poche : elle retient certaines couleurs, en laisse passer d'autres. C'est à peu près ainsi que l'on étudie l'air des planètes lointaines.

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.

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.

Les astronomes ont pointé le James Webb vers une exoplanète en orbite autour de l'étoile Epsilon Indi — une géante gazeuse semblable à Jupiter, à seulement 12 années-lumière. Sur les images thermiques, la planète brillait comme un phare. Mais à côté, on a remarqué un point faible, telle une luciole.

La roche chaude et le sable froid se refroidissent différemment la nuit. Un instrument en orbite autour de Mars mesure cette chaleur, et grâce à elle, on peut savoir de quoi est faite la surface — poussière meuble, croûte dense ou roche. Mais les images thermiques ont une résolution de 100 mètres par point : un stade de football entier tient dans un seul pixel.

Un monde qui a refusé pendant des années de montrer son visage. La planète GJ 1214 b est exactement ce cas. Elle est plus grande que la Terre, mais plus petite que Neptune, et son enveloppe dense rendait son atmosphère invisible aux télescopes : la lumière de l'étoile la traversait sans laisser de traces nettes.

Une étoile naissante ressemble à un batteur de cuisine : elle fouette le nuage environnant et des éclaboussures volent dans toutes les directions. Sauf qu'au lieu de pâte, ce sont du gaz et de la poussière. Auparavant, les astronomes ne voyaient que des jets de gaz, et la poussière était jugée trop fragile : l'onde de choc devrait briser les grains en atomes.

Un quasar lointain apparaît comme quatre points lumineux disposés en croix. C'est ainsi que la gravité d'une galaxie située sur la ligne de visée le déforme : elle agit comme un verre irrégulier et multiplie l'image. Chaque point est le même objet, mais sa lumière emprunte des chemins différents.

Il y a trente-six ans, une étoile explosait dans une galaxie voisine. L'explosion a été baptisée supernova 1987A, et depuis, on la suit presque chaque année. Aujourd'hui, le télescope James Webb a observé ses restes en infrarouge moyen, cette partie du spectre où brillent la poussière et le gaz chauffé.

Cinq galaxies qui ont depuis longtemps cessé d'allumer de nouvelles étoiles ressemblent à des maisons aux fenêtres éteintes. Mais le radiotélescope ALMA et le télescope spatial James Webb ont regardé à l'intérieur et ont vu : dans ces maisons « endormies », un feu couve encore.

Un pulsar est une étoile morte qui tourne à une vitesse folle et émet des impulsions radio comme un phare. Mais pour PSR J1928+1815, le signal s'éteint parfois pendant 3,6 heures. Quelque chose masque le phare. Une étoile compagne orbite autour du pulsar, et son ombre tombe sur nous.

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.