un astrophysicien nous raconte son expérience avec le James Webb

Olivier Berné et ses collèges nous ont récemment gratifiés de superbes images des nébuleuses d’Orion prises à l’aide du télescope spatial James Webb ; il a accepté de nous raconter l’histoire de cette formidable observation.

Le 12 septembre dernier, le télescope spatial James Webb a fait un superbe cadeau aux astronomes et aux amoureux des étoiles en dévoilant ses premières images de la nébuleuse d’Orion. Et il se trouve que cette exceptionnelle, nous la développons à une équipe française basée à l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), une structure qui dépend du CNRS ; l’astrophysicien Olivier Berné, l’un des grands artisans de ces travaux, a accepté de nous raconter la redécouverte de ce morceau de ciel iconique.

Tout a commencé en 2017 avec un appel à projets lancé par la NASA, l’agence spatiale américaine qui a piloté la construction du téléscope. À l’époque, le James Webb était encore très loin d’être opérationnel. Mais l’état-major de l’agence était déjà sur les rangs, en train de préparer le terrain pour que l’engin puisse démarrer sur les chapeaux de roue.

Elle souhaitait marcer le coup auprès de la communauté scientifique et du grand public ; elle a donc sollicité les astronomes pour qu’ils lui proposent des des programmes à la fois ambitieux et emblématiques, tous centrés autour de thématiques très porteuses de l’astrophysique. L’objectif : montrer ce que James Webb a dans le ventre de la planète entière.

Des années de préparation

Une information qui n’est pas tombée dans l’oreille d’un sourd. Car Olivier Berné et les téléscopes infrarouges, c’est une histoire d’amour qui a démarré il y a bien longtemps déjà, et qui l’a suivi sur les bancs de l’université Toulouse 3 ; il se trouve que sa thèse (soutenue en 2008 et disponible ici) portait sur le téléscope spatial Spitzer, un autre représentant important de cette catégorie. Et dans la conclusion, on retrouve même une allusion à un autre instrument familier

Ces deux images d’Orion par Spitzer (à g.) et Webb (à d.) permettent d’apprécier les performances exceptionnelles de ce dernier. © NASA / JPL-Caltech / ST Megeath / ESA /CSA / PDRs4All Team S. Fuenmayor

« Le télescope spatial James Webb suivra en 2013. Avec son immense miroir segmenté de 6,5 mètres de diamètre, optimisé pour l’infrarouge, l’instrument présentera une incroyable sensibilité », peut-on lire à la 167e page du document. « L’un des sujets les plus intéressants avec le JWST sera l’étude des disques protoplanétaires à haute résolution spatiale. On peut imaginer qu’il sera possible d’étudier l’évolution des bandes infrarouges à l’intérieur du disque », précise-t-il. Et le moins que l’on puisse dire, c’est que l’Histoire lui a donné raison sur toute la ligne – exception faite de la date annoncée !

Ni une, ni deux, son équipe s’est donc empressée de s’inscrire sur la liste des prétendants dans l’espoir de concrétiser cette vieille romance. Elle a proposé son grand projet d’observation de la nébuleuse d’Orion à la NASA. Et le dossier était apparemment très solide, puisqu’il s’est distingué parmi plusieurs dizaines d’autres programmes de pointe. Berné et ses collèges ont gagné leur place sur la liste des 13 équipes finalistes qui ont remporté la récompense tant attendue : une lune de miel avec la nouvelle chérie de l’astrophysique.

Une expérience que l’étéressé décrit volontiers comme « une fiertéun honneur “, et “ une grande chance ». Il a cependant dû ronger son frein un certain temps en attendant que le James Webb prenne position sur son perchoir, au point de Lagrange L2 du système Terre-Soleil.

Un instrument encore plus exceptionnel que prévu

Cette attente interminable à pris fin en début d’année lorsque le téléscope, de nouvelles installations confortablement sur son orbite, a fini d’aligner ses miroirs et de calibrer ses instruments. Lorsque leur tour est enfin arrivé, Berné et ses collèges ont pu réaliser l’observation dont ils rêvaient depuis si longtemps en braquant l’objectif du Webb droit sur la nébuleuse d’Orion pendant une quarantaine d’heures. « Ça faisait des années qu’on attendait cette mission », explique-t-il.

© NASA / ESA /CSA / PDRs4All Team S. Fuenmayor

« Quand les images sont arrivées dans la nuit, nous nous sommes rues au laboratoire », se remémore-t-il. Avec ses collèges, ils ont pu suivre en quasi direct l’arrivée d’un paquet cadeau numérique chargé de 60 Go. Pour l’anecdote, il s’active de la version traitée et réduite ; le poids des données brutes, en revanche, se chiffrait plutôt en TB.

Quoi qu’il en soit, c’est à ce moment qu’ils ont été découverts pour la première fois le cœur de la nébuleuse d’Orion, avant que les images ne soient colorisées pour être présentées au grand public. Un moment qu’on imagine chargé d’émotions pour l’équipe, et une bonne occasion de prendre enfin conscience des capacités phénoménales de l’instrument.

« Dans des moments comme ça, quand on découvre les premières images d’un programme qu’on prépare depuis plusieurs années, on se rend compte de la chance qu’on a de pouvoir utiliser le téléscope le plus extraordinaire jamais créé par l’humanité, et de le pointer dans la direction où l’on a envie de le pointer ! », sourit Olivier Berné.

« On a les meilleures résolutions spatiales, les meilleures résolutions spectrales, le plus grand champ de vue qu’on a jamais eu dans un seul instrument… », énumère-t-il. « Ça combine tous les meilleurs téléscopes que j’ai pu utiliser dans ma carrière. »

Une montagne de données à décorer

Un communiqué de presse plus tard, c’est le public qui a pu se régaler des nouvelles images de cette nébuleuse iconique. Mais pour les chercheurs, le travail ne faisait que débutant. Car ce n’est pas seulement pour le plaisir des yeux que le nouveau roi des téléscopes tire le portrait à ces objets grâce à sa couronne de réflecteurs ; l’objectif prioritaire reste de producteur de la science de haute volée. Et c’est ce à quoi l’équipe d’Olivier Berné travaille en ce moment.

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© NASA

Une fois les données récupérées, elles se sont lancées dans une phase d’interprétation toujours en cours à l’heure où ces lignes sont écrites. Et ils sont loin d’en avoir terminé ; rien d’étonnant vu la densité des informations rapportées par le JWST. D’autant plus que l’équipe n’a même pas encore récupéré toutes les données associées à cette observation.

« Nous avons d’autres images qui arrivent », a promis Berné. « Il nous reste aussi de la spectroscopie à faire sur les semaines et les mois qui viennent. Cette partie n’a pas encore été programmée », précis-t-il. « Pour l’instant, nous sommes en train de regarder toutes les données que l’on a à disposition et de discuter de ce que nous allons sortir en termes de résultats scientifiques le plus rapidement possible », embraye-t-il.

Après l’observation, place à la publication

Et sans aller jusqu’à parler de course contre la montre, Olivier Berné et ses collèges ne vont efficacement pas devoir traîner. En effet, même s’ils ont été les instigateurs de ce projet, ils n’ont pas l’usage exclusif des données produites, loin de là ; les éléments rapportés par le James Webb sont systématiquement disponibles en accès libre, y compris tous ceux qui concernent la nébuleuse d’Orion.

© NASA / ESA /CSA / PDRs4All Team S. Fuenmayor

Il n’est donc pas exclu que d’autres chercheurs publient des articles de recherche avant les troupes de l’IRAP. Et se faire damer le pion pourrait s’avérer un tantinet frustrant pour cette équipe, connaissant tous les efforts déployés afin d’en arriver là. « Si d’autres gens sortent des résultats scientifiques à notre place… c’est bien, l’essentiel c’est que tout ça soit publié », concède Olivier Berné après une courte hésitation.

Il est beau joueur, et c’est tout à son honneur ; mais il admet aussi sans détour que lui et ses collèges tienen beaucoup à assurer la continuité de ces travaux qui leur tienen très à cœur. « Nous aimerions quand même pouvoir sortir ces résultats nous-mêmes », reconnu. « L’implication dans un projet comme ça, elle est telle qu’il y a une partie d’émotion qui rentre en jeu, c’est certain. »

« Quelque chose qui définit l’humanité »

Il ne reste donc plus qu’à attendre que ces superbes images livrent leurs secrets les mieux gardés, avec tout ce que cela implique pour les astrophysiciens… mais aussi pour le reste de la population. Une contribution qu’Oliver Berné a tenu à soutreiner en rappelant que la mission de James Webb – remonter aux origines de l’Univers – n’est pas seulement une affaire de science brute ; on peut même considérer que ses travaux concernent aussi l’essence même de la nature humaine.

Il insiste sur le rôle de l’astrophysique, et plus largement du ciel, dans l’imaginaire collectif ; une fois embarqué dans notre train-train quotidien, il est facile d’oublier que la voûte céleste est aussi une véritable fenêtre sur l’histoire de l’Univers et des petits humains que nous sommes.

© NASA / ESA /CSA / PDRs4All Team S. Fuenmayor

« Cette question des origines, c’est une question qui a animé l’humanité depuis ses débuts et qui, je pense, est importante. Aller aussi loin dans la quête de ses origines en fabricant des choses extrêmement complexes, extrêmement coûteuses, pour essayer de répondre à ces questions… à mon sens, c’est quelque chose qui définit l’humanité. »

« Cette remise en perspective, je pense qu’elle est importante dans le contexte actuel où on observe des changements profonds, par exemple au niveau du climat. Je pense que ça permet aussi de relativiser certaines choses, et c’est très important pour après-ire notre petitesse dans l’univers et pour apprendre à faire preuve d’humilité vis-à-vis d’un certain nombre de choses. »

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