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DÉCRYPTAGE : Pourquoi le télescope James-Webb voit le passé de l’univers

Maxime Marquette

2026-06-24 13:07:57

L’expansion de l’univers étire la lumière

Il y a une complication supplémentaire, et c’est là que la physique devient encore plus belle. Depuis le Big Bang, il y a 13,8 milliards d’années, l’univers est en expansion continue. L’espace lui-même s’étire. Une galaxie très lointaine ne s’éloigne pas de nous parce qu’elle se déplace dans l’espace — elle s’éloigne parce que l’espace entre nous et elle s’agrandit. Et ce phénomène a un effet direct sur la lumière : à mesure qu’elle voyage vers nous à travers cet espace en expansion, ses longueurs d’onde sont étirées. La lumière se décale vers le rouge — vers des longueurs d’onde plus longues. C’est ce qu’on appelle le décalage vers le rouge cosmologique, ou redshift.

Plus une galaxie est lointaine — et donc plus sa lumière a voyagé longtemps à travers un univers en expansion —, plus son redshift est élevé. La lumière visible qu’émettaient ses étoiles dans l’ultraviolet ou le visible, en voyageant pendant des milliards d’années, est tellement étirée qu’elle arrive jusqu’à nous dans le domaine infrarouge. C’est précisément pour ça que le James-Webb observe dans l’infrarouge : non seulement pour pénétrer les nuages de poussières interstellaires, mais surtout pour capter cette lumière antique qui a été étirée hors du spectre visible par les milliards d’années de voyage à travers un univers qui s’élargit.

Le redshift comme horodatage cosmique

Le redshift est devenu l’outil fondamental de la cartographie temporelle de l’univers. En mesurant à quelle longueur d’onde la lumière d’une galaxie arrive — et comment elle a été décalée par rapport à sa longueur d’onde d’émission initiale —, les astronomes peuvent calculer précisément depuis combien de temps cette lumière voyage, et donc à quel âge de l’univers cette galaxie existait. Un redshift de z = 1 signifie que la lumière a voyagé environ 7,7 milliards d’années. Un redshift de z = 10 correspond à une lumière émise à peine 480 millions d’années après le Big Bang. Et les records battus par James-Webb dépassent désormais z = 14.

En 2022, le JWST a confirmé la galaxie JADES-GS-z13-0 avec un redshift de z = 13,2, correspondant à une lumière qui a voyagé 13,4 milliards d’années — une galaxie vue telle qu’elle était 325 millions d’années seulement après le Big Bang, quand l’univers n’avait que 2 % de son âge actuel. Le record a depuis été pulvérisé : en 2025-2026, la galaxie MoM-z14 a été confirmée avec un redshift de z = 14,44, correspondant à un univers vieux de seulement 280 millions d’années. Sa lumière voyage vers nous depuis 13,5 milliards d’années — depuis 98 % de l’histoire du cosmos.

Chaque fois que j’essaie d’intérioriser ce que signifie « voir une galaxie telle qu’elle était 280 millions d’années après le Big Bang », quelque chose se bloque dans mon cerveau. Ça dépasse l’imagination ordinaire. Et c’est peut-être ça la plus grande valeur de James-Webb : il nous force à regarder en face l’échelle réelle du cosmos.

Ce que James-Webb a déjà découvert — et pourquoi c'est surprenant

Des galaxies trop matures pour leur âge

L’une des grandes surprises des premières années d’observation de James-Webb est la découverte de galaxies étonnamment massives et structurées dans l’univers primordial. Selon les modèles cosmologiques standard, les premières galaxies devaient être petites, chaotiques, rudimentaires. Ce que le JWST a trouvé remet en question ces modèles : des galaxies avec des masses comparables à celles de galaxies modernes, existant à peine 500 à 700 millions d’années après le Big Bang. Certaines semblent même avoir une forme discoïde régulière — une structure que l’on pensait impossible à développer aussi tôt dans l’histoire cosmique.

Ces découvertes ne « brisent pas la cosmologie », comme certains titres accrocheurs ont pu le suggérer — elles la raffinent et la challengent. Les scientifiques ajustent leurs modèles de formation des galaxies, explorent de nouvelles pistes sur la vitesse à laquelle les premières étoiles se sont formées et sur le rôle des trous noirs supermassifs primordiaux dans la croissance rapide de ces premières structures cosmiques. James-Webb ne détruit pas notre compréhension de l’univers ; il l’affine avec une précision que Hubble n’aurait jamais pu atteindre dans l’infrarouge lointain.

Le CO2 dans les atmosphères exoplanétaires et les débuts d’étoiles

James-Webb ne regarde pas seulement vers le lointain passé cosmologique. Ses instruments permettent aussi d’analyser la composition chimique des atmosphères de planètes extérieures à notre système solaire — les exoplanètes. En 2022, il a détecté du CO2 dans l’atmosphère d’une exoplanète géante gazeuse, WASP-39 b — une première. En 2023, il a observé des nuages de sable de silicates sur une autre planète. Ces analyses spectroscopiques ouvrent la voie à la recherche de signatures chimiques de la vie dans les atmosphères de planètes rocheuses dans des zones habitables.

Parallèlement, James-Webb sonde les nébuleuses proches — ces « pépinières d’étoiles » où se forment de nouvelles étoiles et systèmes planétaires — avec une résolution sans précédent. Son image iconique de la Nébuleuse de la Carène montre des centaines de jeunes étoiles et jets de matière invisibles dans les images Hubble, révélant des détails de la naissance stellaire jamais observés. Le télescope joue ainsi sur tous les terrains du temps : du passé le plus lointain jusqu’aux naissances d’étoiles qui se déroulent en ce moment dans notre voisinage galactique.

Ce qui m’impressionne avec James-Webb, c’est qu’il ne fait pas qu’une seule chose. Il regarde 13,8 milliards d’années en arrière et il analyse aussi des nuages dans l’atmosphère de planètes à quelques centaines d’années-lumière. La même machine, le même miroir d’or, pour des questions d’échelles si radicalement différentes. C’est une encyclopédie optique.

La relativité générale, le Big Bang et la limite observable de l'univers

L’univers observable a une frontière

L’univers a 13,8 milliards d’années. Cela ne signifie pas que l’univers fait 13,8 milliards d’années-lumière de rayon. Pendant tout ce temps, l’espace s’est lui-même étendu, si bien que les régions les plus lointaines que la lumière a pu atteindre depuis le début se trouvent maintenant à environ 46 milliards d’années-lumière de nous. C’est ce qu’on appelle l’univers observable — la sphère de l’espace dont la lumière a eu le temps de nous atteindre depuis le Big Bang. Au-delà, il y a probablement plus d’univers, mais sa lumière n’a pas encore eu le temps de nous parvenir — et n’y parviendra peut-être jamais, si l’expansion s’accélère indéfiniment.

James-Webb s’approche de plus en plus de cette limite. La galaxie MoM-z14, observée à un redshift de 14,44 en 2026, existait quand l’univers avait à peine 2 % de son âge actuel. Elle n’était pas encore très loin dans l’espace à cette époque — mais l’expansion a depuis lors éloigné cette région d’univers à environ 33 milliards d’années-lumière. La frontière de l’observable se situe à une époque appelée la surface de dernière diffusion — environ 380 000 ans après le Big Bang, avant quoi l’univers était si dense et chaud que la lumière ne pouvait pas se propager librement. Cette paroi du passé est le fond du rayonnement cosmique micro-onde, et James-Webb ne peut pas la franchir. Mais il s’en rapproche comme jamais.

Il y a quelque chose de philosophiquement troublant dans cette limite de l’univers observable. Non pas parce que l’univers s’arrêterait là, mais parce que c’est une frontière que la lumière elle-même ne peut pas franchir pour nous. Nous sommes enfermés, en quelque sorte, dans une bulle cosmique définie par la vitesse de la lumière et l’âge de l’univers. Aucun télescope, aussi puissant soit-il, ne pourra jamais voir au-delà. C’est une des rares limites absolues de la connaissance humaine.

Conclusion : Un regard de 13,8 milliards d'années sur nos origines

James-Webb, une fenêtre sur le Big Bang

Le James-Webb Space Telescope n’est pas seulement le télescope le plus puissant jamais construit. Il est une machine à remonter le temps optique, un instrument qui transforme la vitesse finie de la lumière et l’expansion de l’univers en outils d’archéologie cosmique. En captant la lumière étirée en infrarouge par des milliards d’années de voyage à travers un univers en expansion, il nous offre des instantanés de l’univers à des âges que nous pensions hors de portée. Des galaxies vieilles de 13,5 milliards d’années, des étoiles formées quelques centaines de millions d’années après le Big Bang, des atmosphères de planètes à des centaines d’années-lumière.

Nous sommes faits du passé que James-Webb regarde

Il y a une dimension personnelle dans ce que James-Webb fait. Les atomes qui composent votre corps ont été forgés dans des étoiles qui ont vécu et sont mortes il y a des milliards d’années — dans des galaxies qui ressemblent à celles que James-Webb observe aujourd’hui dans leur prime jeunesse. Regarder les images du JWST, c’est en quelque sorte regarder l’atelier cosmique où vos propres atomes ont été fabriqués. Le passé que le télescope scrute n’est pas un passé étranger : c’est le nôtre. La prochaine image que James-Webb publiera sera peut-être la plus vieille lumière jamais captée par l’humanité. Et elle nous dira quelque chose d’essentiel sur ce que nous sommes et d’où nous venons.

Signé Maxime Marquette, chroniqueur