Percer le mystère : comment les télescopes observent le passé cosmique

Lorsque vous contemplez le ciel nocturne, la lumière des étoiles scintillantes est en réalité un message du passé. Ces astres ont émis de la lumière il y a des millions, voire des milliards d'années, et ce n'est que récemment que nous sommes parvenus sur Terre. Alors, comment les télescopes peuvent-ils « voir » des galaxies aussi lointaines ?

Bien que la Lune soit très proche de nous, il faut tout de même 1,3 seconde pour que la lumière qu'elle émet atteigne l'œil de l'observateur. (Source : NASA)

La lumière – un message de l'univers lointain

Les corps célestes de l'univers émettent constamment un rayonnement électromagnétique, dont la lumière visible par l'œil humain. Cette lumière se propage à une vitesse d'environ 300 000 km/s. Lorsqu'on dit qu'une galaxie se trouve à 13 milliards d'années-lumière de la Terre, cela signifie que la lumière émise par cette galaxie a mis 13 milliards d'années pour nous parvenir. Par conséquent, les télescopes n'observent pas le présent, mais le passé de l'univers.

L'œil humain a une capacité très limitée à capter la lumière. Les télescopes, quant à eux, fonctionnent comme de gigantesques collecteurs de lumière. La capacité de collecte de lumière d'un télescope est directement proportionnelle au carré du diamètre de son miroir principal. Par exemple, un télescope de 2 mètres de diamètre peut collecter quatre fois plus de lumière qu'un télescope d'1 mètre.

Le télescope situé au sommet du Mauna Kea (Hawaï) est doté d'un miroir de 10 mètres capable de capter 600 000 fois plus de lumière que l'œil humain. Grâce à cela, il peut observer des galaxies situées à plus de 13 milliards d'années-lumière.

L'observatoire Vera C. Rubin est l'un des télescopes terrestres les plus performants au monde. (Source : Observatoire Rubin) — L'observatoire Vera C. Rubin est l'un des télescopes terrestres les plus performants au monde . (Source : Observatoire Rubin)

L'observatoire Vera C. Rubin, construit au sommet du Cerro Pachón au Chili, est l'un des télescopes terrestres les plus performants au monde. Il recevra sa première lumière le 23 juin 2025, marquant ainsi le début de ses opérations et l'enregistrement de ses premières images depuis l'espace.

En plus de sept heures d'observation, Rubin a capturé 678 images, révélant des détails de la nébuleuse Trifide, de la nébuleuse de la Lagune et de milliers de galaxies lointaines. Simultanément, le télescope a également découvert plus de 2 000 nouveaux astéroïdes, démontrant ainsi sa capacité à suivre les objets du système solaire.

Rubin a entamé une phase d'étude de 10 ans – le Legacy Survey of Space and Time (LSST) – visant à créer un « film cosmique » de l'évolution des galaxies, des étoiles et des planètes.

L’amas de galaxies de Coma, situé à plus de 300 millions d’années-lumière de la Terre, prouve que la technologie aide l’humanité à découvrir des possibilités sans précédent. (Source : Observatoire Rubin)

Quand la technologie aide l'humanité à voir des choses jamais vues auparavant .

Le télescope spatial James Webb (JWST), lancé en 2021, est l'instrument le plus performant actuellement disponible. Son miroir primaire a un diamètre de 6,5 m et une surface de collecte de lumière de plus de 25 m².

En raison de l'expansion de l'univers, la lumière des galaxies lointaines est étirée vers les longueurs d'onde infrarouges – un phénomène appelé « décalage vers le rouge ». Le télescope Webb a été conçu pour détecter cette lumière, nous permettant ainsi de « remonter le temps » jusqu'à l'univers primitif.

En août 2025, le télescope Webb a photographié le champ profond de Hubble, une minuscule région du ciel ne couvrant que 1/12,7 millionième de la surface céleste, mais abritant plus de 2 500 galaxies lointaines. Certaines de ces galaxies se sont formées seulement 300 à 400 millions d'années après le Big Bang.

Le télescope James Webb. (Source : NASA)

La résolution d'un télescope dépend de son ouverture. Selon la norme de Rayleigh, la résolution angulaire est inversement proportionnelle au diamètre du miroir. Le télescope Hubble, d'une ouverture de 2,4 m, possède une résolution de 0,05 seconde d'arc, suffisante pour distinguer les étoiles individuelles de la galaxie d'Andromède, située à 2,5 millions d'années-lumière.

Le télescope géant européen (ELT), actuellement en construction au Chili, possède un miroir primaire de 39,3 m de diamètre. Une fois achevé, l'ELT offrira une résolution de 0,001 seconde d'arc, permettant ainsi l'observation directe de la surface des exoplanètes.

Les télescopes ne se contentent pas de scruter l'espace ; ils captent et décodent des photons anciens ayant parcouru des milliards d'années-lumière. Grâce aux technologies modernes, l'humanité repousse progressivement les limites de l'observation cosmique, dévoilant les mystères de l'origine et de l'évolution des galaxies, des étoiles et des planètes.

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