Le JWST mène des recherches multidirectionnelles englobant le Système solaire, la Voie lactée, les premières étoiles et galaxies formées après le Big Bang, ainsi que les exoplanètes et les corps célestes possédant un potentiel d’habitabilité. Considéré comme le télescope spatial le plus puissant jamais construit, il permet de réaliser des observations détaillées sondant les profondeurs de l’univers. Grâce à ses instruments capables d’opérer dans les longueurs d’onde infrarouges, loin des interférences de l’atmosphère terrestre, le JWST obtient des images à très haute résolution, fournissant ainsi des données inédites sur de nombreuses régions du cosmos jusqu’alors inobservables.
Environ 5,5 mois après son lancement, le JWST a capturé l’image en couleurs la plus profonde et la plus détaillée de l’univers obtenue à ce jour, révélant des galaxies situées à des milliards d’années-lumière de la Terre. Fruit de 12,5 heures d’observation continue, ce cliché a eu un fort retentissement auprès du grand public et des milieux scientifiques. Il a formellement démontré que le James Webb avait atteint son premier objectif et qu’il affichait les performances opérationnelles attendues. L’image a exposé, avec un niveau de détail sans précédent, l’amas de galaxies « SMACS 0723″ situé à environ 4,6 milliards d’années-lumière de la Terre, ainsi que des galaxies extrêmement lointaines datant d’environ 13,1 milliards d’années après le Big Bang. Ce cliché historique a été dévoilé pour la première fois au public lors d’une cérémonie tenue à la Maison Blanche le 11 juillet 2022, par Joe Biden, président américain de l’époque. Lors de son allocution, ce dernier a souligné que ces photographies constituaient une démonstration de la puissance des États-Unis. « Ces photos montreront au monde entier que l’Amérique est capable d’accomplir de grandes choses, et rappelleront particulièrement aux enfants américains que rien n’est au-dessus de nos capacités », s’est-il extasié.
Bill Nelson, directeur de la NASA, a pour sa part déclaré qu’ « il y a cent ans, nous pensions qu’il n’existait qu’une seule galaxie. Aujourd’hui, ce nombre est infini. Dans notre galaxie, il y a des milliards d’étoiles. Plus encore, il existe des milliards de galaxies abritant des milliards d’étoiles. »
Le lendemain, le 12 juillet 2022, la NASA a publié de nouvelles images en couleurs ainsi que des données spectroscopiques générées par le télescope. La publication de cette image ultra-nette a catalysé de nouvelles découvertes relatives aux périodes primordiales de l’univers. Grâce aux observations à haute résolution du JWST, les scientifiques ont pu identifier en 2024 la galaxie « JADES-GS-z14-0 », dont l’origine remonte à environ 300 millions d’années après le Big Bang.
Enregistrée à l’époque comme la galaxie confirmée la plus lointaine, « JADES-GS-z14-0 » s’est révélée plus massive et plus brillante que prévu, poussant les astronomes à réévaluer les modèles théoriques existants sur l’univers primitif. Les relevés de 2024 ont également fourni de solides preuves attestant de la présence d’oxygène au sein de cette galaxie.
Par la suite, le JWST a permis de détecter la galaxie « MoM-z14 ». Datant d’environ 280 millions d’années après le Big Bang, elle a été homologuée comme la galaxie la plus lointaine confirmée en date de 2026. Cette découverte a apporté de nouveaux éléments prouvant que la formation des premières étoiles et galaxies s’est produite plus tôt que ce qui était scientifiquement admis. Plus, alors que le consensus scientifique estimait que l’univers primitif ne contenait que de l’hydrogène, de l’hélium et une infime quantité de lithium, les observations du JWST menées en 2024 ont radicalement modifié cette perspective.
La détection, dans certaines de ces galaxies primordiales, d’une quantité d’azote supérieure à celle de notre Soleil, couplée à la présence d’hélium, de néon et de carbone, indique que ces systèmes galactiques ont pu se développer dans un laps de temps nettement plus court qu’estimé. Cette diversité chimique suggère par conséquent que nos connaissances actuelles sur le processus évolutif des galaxies pourraient s’avérer insuffisantes. En exploitant l’effet de « lentille gravitationnelle » généré par les amas galactiques massifs, le JWST a été en mesure d’observer des galaxies extrêmement faibles, qui seraient restées invisibles autrement. Ces observations ont mis en évidence la présence, dans l’univers primitif, d’une multitude de petites galaxies émettant quatre fois plus de lumière que ce que prévoyaient les modèles théoriques.
Les astrophysiciens estiment que ces entités galactiques ont joué un rôle déterminant dans la fin de la période cosmique connue sous le nom d’ « âges sombres », consécutive au Big Bang. Par ailleurs, les images capturées par la caméra dans le proche infrarouge (NIRCam) du JWST ont permis de découvrir, via l’effet de lentille de l’amas « WHL0137-08 », une étoile baptisée « Earendel ». Celle-ci s’avère deux fois plus chaude que notre Soleil, environ un million de fois plus brillante, et d’une masse nettement supérieure. L’existence d’Earendel est datée à un milliard d’années après le Big Bang. Les relevés du JWST ont également révélé un grand nombre d’objets célestes jusqu’alors inconnus, que les scientifiques ont provisoirement désignés sous le terme de « petits points rouges brillants ».
Bien que la communauté scientifique ait initialement émis l’hypothèse qu’il s’agissait d’amas galactiques massifs, de nouvelles analyses suggèrent qu’il pourrait s’agir de gaz d’hydrogène émettant de la lumière tout en tourbillonnant à des milliers de kilomètres par seconde autour d’un trou noir supermassif. Il a toutefois été établi que ces objets présentent des caractéristiques hybrides, propres à la fois aux amas d’étoiles et aux noyaux galactiques. Cette ambigüité nourrit un vif débat scientifique ; certains chercheurs avançant le scénario selon lequel il s’agirait d’amas stellaires en phase de transition pour devenir des noyaux de galaxies.
Dans le cadre de la recherche sur la formation planétaire, les scientifiques ont scruté le système « HR 8799 », situé à 130 années-lumière, qui constitue une cible d’étude de longue date. En utilisant le coronographe du James Webb, instrument spécifiquement conçu pour analyser les exoplanètes orbitant autour de leur étoile, les chercheurs sont parvenus à détecter la présence de dioxyde de carbone dans l’atmosphère de l’une des planètes de ce système extra-solaire. Selon les experts, ces résultats fournissent des preuves solides démontrant que les quatre planètes géantes de ce système, âgé d’environ 30 millions d’années, se sont formées par l’accrétion lente et progressive d’un noyau solide, suivant un processus de développement similaire à celui de Jupiter et de Saturne.
