L’ASTRONOMIE, LE TÉLESCOPE RÉVOLUTIONNAIRE JAMES WEBB ET L’AVANCEMENT DES CONNAISSANCES SUR L’UNIVERS

Fernando Alcoforado*

Cet article vise à présenter la contribution de l’astronomie et, en particulier, du télescope James Webb à l’avancement des connaissances sur l’Univers. L’astronomie est l’étude de l’Univers qui existe au-delà de l’atmosphère terrestre. Cela inclut les objets visibles à l’œil nu, comme le Soleil, la Lune, les planètes et les étoiles. Cela inclut également les corps célestes qui ne peuvent être observés qu’avec des télescopes ou d’autres instruments, comme les galaxies lointaines et les petites particules, et cela inclut également des choses que nous ne pouvons pas voir, comme la matière noire et l’énergie noire. La science moderne, c’est-à-dire la science qui a réussi à articuler la méthode d’observation et d’expérimentation avec l’utilisation d’instruments techniques (en particulier le télescope et le microscope), a commencé à se développer proprement en Europe au XVIe siècle. La méthode scientifique moderne comporte des étapes bien définies, comme une sorte de théorie d’investigation. Chaque observation est testée par des hypothèses qui guideront les expériences pour produire des résultats.

L’astronomie est l’une des sciences les plus anciennes de l’histoire. Les premières cultures, comme les Babyloniens, effectuaient des observations méthodiques du ciel nocturne. Des artefacts astronomiques, tels que Stonehenge, un monument préhistorique situé dans la plaine de Salisbury, dans le Wiltshire, en Angleterre, existent depuis l’Antiquité. Cependant, l’invention du télescope par Galilée était nécessaire pour que l’astronomie devienne une science moderne. Historiquement, l’astronomie comprenait des disciplines aussi diverses que l’astrométrie, la navigation céleste, l’astronomie d’observation, la création de calendriers et même l’astrologie, mais l’astronomie professionnelle est aujourd’hui considérée comme synonyme d’astrophysique. Au cours du XXe siècle, le domaine de l’astronomie professionnelle s’est divisé en branches observationnelles et théoriques. L’astronomie observationnelle se concentre sur l’acquisition de données provenant d’observations d’objets célestes, qui sont ensuite analysées à l’aide des principes de base de la physique. L’astronomie théorique est orientée vers le développement de modèles informatiques ou analytiques pour décrire des objets et des phénomènes astronomiques.

Les branches observationnelles et théoriques de l’astronomie se complètent, l’astronomie théorique cherchant à expliquer les résultats d’observation et les observations étant utilisées pour confirmer les résultats théoriques. Il existe huit domaines de l’astronomie :

1) Astrométrie implique des calculs précis des mouvements du Soleil, de la Lune et des planètes. Il comprend également des prévisions d’éclipses solaires et lunaires et de pluies de météores. Il existe également la géoplanétologie, un domaine relativement nouveau qui se concentre sur la découverte et la caractérisation de planètes en dehors du système solaire ;

2) L’astronomie planétaire cherche à identifier comment le système solaire a émergé et se concentre sur la formation, l’évolution et la mort des planètes, des lunes et d’autres objets du système solaire, y compris également la géologie planétaire ;

3) L’astrophysique applique les lois et les théories de la physique aux observations astronomiques pour tenter de comprendre le mécanisme derrière la création de l’Univers et comment il a évolué et évoluera ;

4) L’astrochimie étudie la composition et les réactions des atomes, des molécules et des ions dans l’espace ;

5) L’astrobiologie étudie la vie en dehors de la Terre ;

6) L’astronomie stellaire concerne la classification des étoiles et des populations d’étoiles et étudie le cycle de vie et la structure du Soleil et des étoiles ;

7) L’astronomie galactique étudie notre galaxie – la Voie Lactée – tout en observant à l’extérieur pour déterminer comment ces groupes d’étoiles se forment, changent et meurent ; et,

8) Cosmologie étudie l’origine et la nature de l’univers dont le concept clé est la théorie du Big Bang, l’explication la plus largement acceptée de la façon dont l’univers a commencé. La cosmologie comprend également des sujets purement théoriques, notamment la théorie des cordes, la matière noire et l’énergie noire, ainsi que la notion d’univers multiples ou parallèles.

L’étude de l’espace a beaucoup évolué au fil des années. Dans les temps anciens, l’astronomie pouvait être définie comme la simple activité d’observation des étoiles pour classer les constellations à l’œil nu. Mais aujourd’hui, grâce aux progrès de la technologie, l’humanité est capable de découvrir et d’étudier des corps célestes à la fois dans le système solaire et dans des galaxies très lointaines. Malgré l’évolution de l’astronomie, les scientifiques ont encore du mal à comprendre l’univers et le rôle de l’humanité dans celui-ci. Plus les mystères sont découverts, plus les analyses de la vie au-delà de la Terre deviennent complexes. C’est le cas des avancées dans la connaissance de l’Univers apportées par le télescope révolutionnaire James Webb. Le télescope astronomique a été une invention de Galilée, le père de la science moderne, qui l’a inventé en prenant comme modèle le télescope créé en 1608 par Hans Lippershey à partir des lentilles des premières lunettes, jusqu’alors considérées comme des objets ménagers courants [1].

Avec son télescope, Galilée fait les premières observations du relief de la Lune, des étoiles de la Voie Lactée et des satellites de Jupiter. En pointant son télescope vers la Lune en novembre 1609, Galilée montra que la surface de la Lune n’était pas « polie, régulière et de parfaite sphéricité », mais plutôt « rugueuse et irrégulière, pleine de vastes proéminences et de cavités profondes », similitude de la surface de la Terre elle-même. Galilée terminait alors ses observations de la Lune et tourna son attention vers Jupiter. Après quelques semaines d’observations, il conclut que les corps qui décrivaient des cercles plus petits autour de Jupiter se déplaçaient plus rapidement que ceux qui faisaient des cercles plus grands comme Mercure et Vénus autour le Soleil. Les satellites de Jupiter ont prouvé l’existence de corps célestes tournant autour d’une planète autre que la Terre, en contradiction avec le système géocentrique formulé par Ptolémée et accepté auparavant par la communauté scientifique. Galilée a découvert que La planète Vénus présente des phases, comme celles du Lune, et cette observation l’a amené à conclure que la planète Vénus tourne autour du Soleil, comme l’a déclaré l’astronome Nicolas Copernic dans sa théorie héliocentrique. C’est Galilée qui a prouvé la théorie héliocentrique de Copernic selon laquelle les planètes tournent autour du Soleil et non autour de la Terre comme le prétendait Ptolémée avec sa théorie géocentrique.

Un point important à noter est que, avec l’utilisation du télescope par Galilée, la science est également devenue intimement liée à la « technique », c’est-à-dire à la capacité des êtres humains à développer leurs sens grâce à des inventions, des instruments et, avec eux, connaître et décrire l’Univers. De nombreux modèles de télescopes ont été développés à partir du télescope de Galilée afin que nous disposions d’un modèle d’observation à large portée comme celui que nous offre le télescope Hubble et est actuellement proposé par le télescope révolutionnaire James Webb. Depuis, une véritable « révolution » scientifique et cosmologique a commencé à se développer. Le télescope Hubble, lancé en avril 1990, a permis de capturer des images extrêmement importantes pour les études relatives à l’Univers [2]. Conçu dans les années 1970 et 1980, le télescope spatial Hubble a été lancé en 1990 et a révolutionné l’astronomie. Les images capturées à travers les lentilles de ce télescope ont révélé un Univers bien plus grand et plus beau que ce que les êtres humains avaient imaginé. Le télescope Hubble a obtenu des images détaillées de nébuleuses, qui ont permis de comprendre la formation et la mort des étoiles, a généré des images de plus de 1500 galaxies, montrant un Univers immense, jamais observé auparavant, a présenté une vue en temps réel de la collision d’un comète avec la planète Jupiter, localisé du dioxyde de carbone (CO2) à la surface d’une planète, des planètes en dehors du système solaire ont été identifiées, ont montré des images de collision entre galaxies et ont détecté des trous noirs, qui sont une région de l’espace avec un champ gravitationnel donc intense que même la lumière ne parvient pas à lui échapper.

Les images du télescope James Webb sont encore plus révolutionnaires que celles du télescope Hubble [3]. Le télescope James Webb ne remplace pas le télescope Hubble. En fait, il est complémentaire, car il a des yeux que Hubble n’a pas. Le télescope James Webb est dédié à l’observation de l’Univers dans la lumière infrarouge, tandis que Hubble continuera à l’étudier principalement dans les ondes ultraviolettes et optiques, bien qu’il ait une certaine capacité infrarouge. Le télescope James Webb possède également un miroir beaucoup plus grand que Hubble. Il verra donc des choses qui sont aujourd’hui « invisibles » grâce au télescope Hubble. La première image révélée par le télescope James Webb montre l’Univers lointain. La mission principale du télescope James Webb est d’examiner le rayonnement infrarouge résultant de la naissance de l’Univers avec le Big Bang et de faire des observations sur l’enfance de l’Univers [4].

Les observations d’objets très éloignés constituent le fleuron du télescope, son objectif le plus ambitieux. C’est ce que Hubble ne peut pas faire en raison de ses limites de taille et du manque d’équipement infrarouge contrairement au télescope James Webb. Alors que l’Univers est en expansion, il n’est possible d’observer les 100 premiers millions d’années après le Big Bang que dans l’infrarouge du télescope James Webb. La lumière de la galaxie la plus éloignée sur cette image est apparue alors que l’Univers n’avait que 600 millions d’années. Avec le télescope James Webb, on voit même sa composition chimique. Et puis nous avons découvert que, chimiquement, elle est similaire aux galaxies les plus proches que nous connaissons[5]. Nous apprendrons comment notre propre galaxie s’est formée et comment l’enrichissement chimique de l’Univers a généré notre système solaire et la vie. Il était également impressionnant d’apprendre que le télescope James Webb peut facilement détecter l’eau sur les planètes autour d’autres étoiles ainsi que la lumière de l’étoile qui traverse l’atmosphère d’une planète [5].

Depuis le début des opérations scientifiques du télescope spatial James Webb (JWST) en juillet 2022, une série d’images ont été publiées comme la photo la plus détaillée de l’Univers. L’objectif principal du télescope est d’observer le passé, quelques centaines de milliers d’années après le Big Bang. Par conséquent, il est courant qu’il apporte des images des étoiles et galaxies les plus anciennes jamais détectées. La photo attire l’attention sur l’âge des galaxies qu’on y voit, dont certaines se trouvent à plus de 13 milliards d’années-lumière, pointant vers les débuts de l’Univers (une année-lumière mesure environ 9,5 billions de km). Certains attirent l’attention en raison du record qu’ils représentent, tandis que d’autres surprennent par leur beauté et la richesse de leurs détails. James Webb a observé la galaxie GLASS-z13 située à 13,4 milliards d’années-lumière, considérée par les scientifiques comme la plus ancienne galaxie jamais observée dans l’Univers. Le télescope James Webb a pu capturer la plus ancienne étoile jamais vue dans l’Univers, située à 12,9 milliards d’années-lumière de la Terre. Aerendel, comme on l’appelait, est situé dans la galaxie Sunrise Arc. James Webb a pu capturer l’image d’une étoile supernova – explosion stellaire – survenue entre 3 et 4 milliards d’années-lumière de la Terre. Enfin et surtout, nous avons la galaxie Cartwheel. Le système, qui doit son nom à sa forme semblable à une roue de voiture, est le résultat de la collision entre deux galaxies. Le choc entre géants s’est produit il y a environ 400 millions d’années. La zone la plus brillante de Cartwheel abrite des amas de jeunes étoiles, tandis que l’anneau extérieur présente des étoiles en formation et d’autres explosant en étoiles de supernova [6].

Il ressort de ce qui précède que le télescope James Webb transforme l’astronomie. L’une des principales capacités du télescope James Webb est sa capacité à remonter le temps jusqu’au début de l’Univers, en observant les premières galaxies et étoiles. Le télescope, situé à 1,5 million de kilomètres de la Terre, a déjà repéré la galaxie la plus lointaine et la plus ancienne trouvée jusqu’à présent. Le télescope James Webb a également détecté pour la première fois une « molécule de vie ». Une équipe de scientifiques internationaux a détecté pour la première fois un nouveau composé carboné dans l’espace. Le supertélescope James Webb, avec ses grandes découvertes, montre l’importance du télescope avec une rapidité inattendue, une série d’informations qui pourraient remettre en question les théories cosmologiques.

LES RÉFÉRENCES

1. FERNANDES, Cláudio. A invenção do telescópio por Galileu Galilei. Disponible sur le site Web <https://brasilescola.uol.com.br/historiag/a-invencao-telescopio-por-galileu-galilei.htm>.
2. MUNDO EDUCAÇÃO. Telescópio Hubble. Disponible sur le site Web <https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/telescopio-hubble.htm>.
3. POSSES, Ana, MELLO, Duília e PONTE, Geisa. Astrônomas explicam por que as imagens do James Webb são revolucionárias. Disponible sur le site Web <https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/Espaco/noticia/2022/07/astronomas-explicam-por-que-imagens-do-james-webb-sao-revolucionarias.html>.
4. WIKIPEDIA. Telescópio Espacial James Webb. Disponible sur le site Web <https://pt.wikipedia.org/wiki/Telesc%C3%B3pio_Espacial_James_Webb>.
5. FREITAS, Felipe. Telescópio James Webb é capaz de detectar água em outro planeta. Disponible sur le site Web <https://mundoconectado.com.br/noticias/v/26842/telescopio-james-webb-e-capaz-de-detectar-agua-em-outro-planeta>.
6. FIORATTI, Carolina. As 5 grandes descobertas do James Webb até aqui. Disponible sur le site Web <https://gizmodo.uol.com.br/as-5-grandes-descobertas-do-james-webb-ate-aqui/>.

* Fernando Alcoforado, 84, a reçoit la Médaille du Mérite en Ingénierie du Système CONFEA / CREA, membre de l’Académie de l’Education de Bahia, de la SBPC – Société Brésilienne pour le Progrès des Sciences et l’IPB – Institut Polytechnique de Bahia, ingénieur de l’École Polytechnique UFBA et docteur en Planification du Territoire et Développement Régional de l’Université de Barcelone, professeur d’Université (Ingénierie, Économie et Administration) et consultant dans les domaines de la planification stratégique, de la planification d’entreprise, planification du territoire et urbanisme, systèmes énergétiques, a été Conseiller du Vice-Président Ingénierie et Technologie chez LIGHT S.A. Entreprise de distribution d’énergie électrique de Rio de Janeiro, coordinatrice de la planification stratégique du CEPED – Centre de recherche et de développement de Bahia, sous-secrétaire à l’énergie de l’État de Bahia, secrétaire à la  planification de Salvador, il est l’auteur de ouvrages Globalização (Editora Nobel, São Paulo, 1997), De Collor a FHC- O Brasil e a Nova (Des)ordem Mundial (Editora Nobel, São Paulo, 1998), Um Projeto para o Brasil (Editora Nobel, São Paulo, 2000), Os condicionantes do desenvolvimento do Estado da Bahia (Tese de doutorado. Universidade de Barcelona,http://www.tesisenred.net/handle/10803/1944, 2003), Globalização e Desenvolvimento (Editora Nobel, São Paulo, 2006), Bahia- Desenvolvimento do Século XVI ao Século XX e Objetivos Estratégicos na Era Contemporânea (EGBA, Salvador, 2008), The  Necessary Conditions of the Economic and Social Development- The Case of the State of Bahia (VDM Verlag Dr. Müller Aktiengesellschaft & Co. KG, Saarbrücken, Germany, 2010), Aquecimento Global e Catástrofe Planetária (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2010), Amazônia Sustentável- Para o progresso do Brasil e combate ao aquecimento global (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2011), Os Fatores Condicionantes do Desenvolvimento Econômico e Social (Editora CRV, Curitiba, 2012), Energia no Mundo e no Brasil- Energia e Mudança Climática Catastrófica no Século XXI (Editora CRV, Curitiba, 2015), As Grandes Revoluções Científicas, Econômicas e Sociais que Mudaram o Mundo (Editora CRV, Curitiba, 2016), A Invenção de um novo Brasil (Editora CRV, Curitiba, 2017), Esquerda x Direita e a sua convergência (Associação Baiana de Imprensa, Salvador, 2018), Como inventar o futuro para mudar o mundo (Editora CRV, Curitiba, 2019), A humanidade ameaçada e as estratégias para sua sobrevivência (Editora Dialética, São Paulo, 2021), A escalada da ciência e da tecnologia e sua contribuição ao progresso e à sobrevivência da humanidade (Editora CRV, Curitiba, 2022), est l’auteur d’un chapitre du livre Flood Handbook (CRC Press, Boca Raton, Floride, États-Unis, 2022), How to protect human beings from threats to their existence and avoid the extinction of humanity (Generis Publishing, Europe, Republic of Moldova, Chișinău, 2023) et A revolução da educação necessária ao  Brasil na era contemporânea (Editora CRV, Curitiba, 2023).