En 1676, à l’Observatoire de Paris, Jean-Dominique Cassini et le jeune astronome danois Ole Rømer suivent Io, une lune de Jupiter. Ses éclipses derrière la planète géante dérivent par rapport aux horaires calculés : à l’heure quand Jupiter est au plus près de la Terre, de plus en plus en retard à mesure qu’elle s’en éloigne. Rømer avance une explication audacieuse : la lumière met du temps à franchir l’espace. Le 30 septembre, il annonce que l’éclipse du 9 novembre aura environ dix minutes de retard sur les tables ; l’observation lui donne raison. Selon ses estimations, la lumière met dix à onze minutes pour parcourir la distance entre le Soleil et la Terre. Le chiffre est un peu exagéré, mais l’idée est juste, et elle change notre façon de lire le ciel. Toute image d’un astre est une nouvelle déjà ancienne.
LE DÉCLIC EN IMAGE
La même arrivée, des départs différents
Les signaux reçus aujourd’hui ont été émis à des moments différents selon leur trajet.
La lumière de la Lune a voyagé environ une seconde.
Celle du Soleil a voyagé environ huit minutes.
Celle d’une étoile à dix années-lumière a voyagé environ dix ans.
LES BASESLoin dans l’espace, ancien dans l’image
- Année-lumière
- Une unité de distance : le trajet parcouru par la lumière dans le vide en une année. Ce n’est pas une unité d’âge.
- Infrarouge
- Une partie de la lumière invisible à nos yeux, avec des longueurs d’onde plus grandes que celles de la lumière rouge visible.
- Spectre
- La répartition de la lumière selon ses longueurs d’onde. Ses détails peuvent renseigner sur la matière qui a émis ou traversé cette lumière.
Au fil de cette lecture
Même la Lune arrive avec un petit retard
La lumière parcourt environ 300 000 kilomètres par seconde. Assez pour traverser une pièce en quelques milliardièmes de seconde, trop peu pour franchir l’espace en un instant. Celle que la Lune nous renvoie met environ 1,3 seconde à nous atteindre. Celle du Soleil, à 150 millions de kilomètres, environ huit minutes. Il en faut quatre heures depuis Neptune, plus de quatre ans depuis l’étoile la plus proche, environ 2,5 millions d’années depuis la galaxie d’Andromède, notre grande voisine.
Une année-lumière désigne donc une distance : celle que parcourt la lumière dans le vide en un an, près de dix mille milliards de kilomètres. Pour une étoile située à dix années-lumière, recevoir sa lumière revient, en première approximation, à la voir telle qu’elle était il y a dix ans. Ce décalage vient du trajet lui-même : plus la source est lointaine, plus la nouvelle est ancienne.
Le télescope recueille davantage de lumière
Un télescope ne fait pas voyager la lumière plus vite. Ses miroirs recueillent bien plus de lumière que notre pupille, et ses détecteurs l’accumulent pendant de longues poses. Plus le miroir est grand, plus il moissonne de lumière. Celui de Hubble mesure 2,4 mètres de diamètre ; celui du télescope James-Webb, 6,5 mètres, soit plus de six fois la surface collectrice. Webb peut ainsi détecter des objets jusqu’à cent fois plus faibles que ceux que voit Hubble.
La taille de l’instrument et la longueur d’onde observée fixent aussi la finesse des détails que l’on peut séparer. Grossir une image après coup n’y ajoute aucune information. On compare souvent le télescope à une loupe ; il ressemble davantage à un seau qui recueille la pluie : un collecteur, couplé à un instrument de mesure.
Pourquoi l’infrarouge devient si précieux
Pendant que la lumière d’une galaxie lointaine voyage, l’expansion de l’Univers étire ses longueurs d’onde. On parle de décalage vers le rouge : une lumière émise dans l’ultraviolet ou le visible nous arrive dans l’infrarouge, invisible à nos yeux. Plus la lumière a voyagé longtemps, plus elle est étirée. Pour voir les premières galaxies, il faut donc des instruments sensibles à l’infrarouge.
C’est la spécialité de Webb, lancé le 25 décembre 2021 par une fusée européenne Ariane 5 et installé à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, loin de la chaleur de notre planète. Hubble, en orbite à environ 600 kilomètres d’altitude, a été conçu surtout pour l’ultraviolet et le visible. Dans l’infrarouge proche, Webb atteint à peu près la netteté de Hubble dans le visible : les deux observatoires se complètent pour couvrir une large gamme de lumières.
Une image donne des indices, pas une fiche d’identité complète
Les astronomes analysent la lumière reçue, souvent en la décomposant en spectre. Ses raies renseignent sur les éléments présents, sur le décalage subi par la lumière et sur certaines conditions de la source. Confrontées à des modèles, ces mesures permettent d’estimer l’âge de la lumière et les propriétés de la galaxie. Une estimation fondée sur quelques couleurs demande souvent une confirmation par spectroscopie.
C’est ainsi que Webb a repéré JADES-GS-z14-0, une galaxie observée telle qu’elle était moins de 300 millions d’années après le Big Bang, dans un Univers âgé aujourd’hui d’environ 13,8 milliards d’années. Pour ces galaxies très lointaines, il faut tenir compte de l’expansion : le temps de voyage de la lumière et la distance actuelle de la galaxie sont deux grandeurs distinctes, reliées par un calcul qui tient compte de cette expansion. Les incertitudes font partie du résultat, même quand l’image est spectaculaire.
Voir une époque ne permet pas d’y retourner
Un télescope reçoit ce qui lui parvient maintenant. On ne peut pas lui demander de rejouer à volonté l’histoire d’une galaxie donnée : il montre chaque région à une seule époque, celle qu’impose sa distance. Plus loin, c’est une autre région du ciel, à une époque plus ancienne.
La force de l’astronomie consiste à assembler ces instantanés. Des galaxies vues à des âges différents, comparées entre elles et aux modèles, permettent de reconstituer comment les galaxies naissent et grandissent. Le ciel devient une collection de lettres postées à des dates différentes, arrivées toutes ce soir. Notre regard reste dans le présent ; la lumière, elle, apporte les traces de plusieurs passés.
Ce qu’on garde en tête.
- La lumière de la Lune voyage 1,3 seconde, celle du Soleil environ huit minutes, celle d’Andromède environ 2,5 millions d’années.
- Un télescope est d’abord un collecteur : le miroir de 6,5 mètres de Webb recueille plus de six fois plus de lumière que celui de Hubble.
- Étirée par l’expansion, la lumière des premières galaxies nous parvient dans l’infrarouge ; son interprétation passe par des modèles.
Ce que l’on sait. Ce qui reste ouvert.
Les durées du schéma sont des exemples de temps de trajet, sans échelle de distance. Aux distances cosmologiques, l’expansion impose de distinguer le temps de voyage de la lumière et la distance actuelle. Les propriétés d’une galaxie lointaine sont déduites de mesures et de modèles.
UN PETIT DÉCLIC POUR LA ROUTE
Pourquoi le télescope James-Webb observe-t-il surtout dans l’infrarouge ?
Remonter à la source.
- Pourquoi observer loin permet de recevoir une lumière ancienneNASA · How Does Webb See Back in Time?↗
- Comprendre l’étirement de la lumière avec l’expansionNASA · What Is Cosmological Redshift?↗
- Pourquoi Hubble et Webb sont complémentairesNASA · Hubble vs. Webb↗
- Mesures, instruments et questions fréquentes sur WebbNASA · Webb FAQs↗
- Il y a 340 ans, Rømer montrait que la lumière a une vitesse finieObservatoire de Paris · Histoire des sciences, anglais↗
- 30 septembre 1676 : la prédiction de RømerESA · Éphéméride de l’espace, anglais↗
- Le Soleil en chiffresNASA · Fiche de référence, anglais↗
Sources consultées le 9 octobre 2026. Rédaction assistée par IA, sans relecture indépendante d’expert à ce stade.
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