La toute première image du télescope spatial James Webb est vertigineuse. Lors de sa présentation le 12 juillet 2022, la Nasa l’a décrite comme « l’image infrarouge la plus profonde et la plus nette de l’Univers lointain à ce jour ». On y voit un amas, SMACS 0723, regroupant des milliers de galaxies, tel qu’il était il y a 4,6 milliards d’années.
Il a fallu des milliards d’années pour que leur lumière atteigne le télescope James Webb. Son image est comme un bond dans le passé, permettant de contempler une portion de l’Univers, un milliard d’années après le Big Bang. Même si cette image est historique, il serait cependant faux de dire qu’elle est la plus profonde jamais obtenue. « On voit sur cette image du satellite Planck des choses encore plus vieilles », a rappelé Eric Lagadec, astrophysicien à l’observatoire de la Côte d’Azur, le 17 juillet. Il parle de l’image suivante.
Il s’agit du rayonnement fossile, ou fond diffus cosmologique, c’est-à-dire les plus vieux photons de l’Univers. Le satellite Planck (dont la mission s’est achevée en 2018) a observé cette plus ancienne lumière encore présente dans l’Univers. « La lumière que vous voyez sur cette image a été émise quand l’Univers avait ‘seulement’ 379 000 ans, il y a donc près de 13,7 milliards d’années », expliquait l’astronome Eric Lagadec dans un précédent thread, en octobre 2021.
Rembobiner le film de l’Univers
Pour comprendre cette image, il faut rappeler que l’Univers est en expansion : en observant les galaxies, on constate que plus elles sont lointaines, plus elles semblent s’éloigner vite de nous. Ce ne sont en fait pas les galaxies qui s’éloignent les unes des autres, mais l’espace lui-même qui se dilate. « Si l’Univers est en expansion, on peut rembobiner le film et on arrive à une époque, il y a plus de 13,7 milliards d’années, où il était très chaud […] et très dense », complète Eric Lagadec.
La matière est alors concentrée dans un même point : cette singularité initiale, c’est le Big Bang. Mais à ce moment-là, l’Univers est trop chaud pour que les atomes (comme on les connaît) existent. La lumière ne peut pas s’échapper. Puis, « 379 000 ans après le Big Bang, il fait assez froid (bon, quand même 5 000 degrés) pour que les électrons s’accrochent aux noyaux pour former des atomes. C’est la recombinaison ! La lumière n’est donc plus absorbée ! Et la lumière fut », poursuit le scientifique. C’est cette lumière, émise dans toutes les directions de l’Univers, que Planck a vue. Une lumière, donc, bien plus ancienne que celle émise par les galaxies imagées par James Webb.
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