Une équipe australienne de doctorants utilise l’IA pour restaurer la clarté du James Webb

Le cosmos est profond et vaste. Il est d’une beauté obsédante et plein de mystère. Comprendre cet univers est la clé pour comprendre nos propres origines et notre place en son sein.

Pour cela, les scientifiques ont construit le James Webb Space Telescope (JWST), un outil puissant conçu pour capturer la lumière des premières galaxies et révéler comment notre monde est né. C’est le plus grand télescope spatial, permettant l’étude des objets astronomiques grâce au rayonnement infrarouge.

Cette forme de lumière a des longueurs d’onde plus longues que la lumière visible, et elle peut traverser les nuages de poussière cosmique qui bloquent la lumière visible. Et comme Webb observe à des longueurs d’onde plus longues, il nécessite une grande surface de collecte pour obtenir une haute résolution.

Le miroir principal de Webb se compose de 18 segments hexagonaux en béryllium plaqué or, formant un miroir de 6,5 m de diamètre. Ce grand miroir, combiné à des instruments à haute résolution et haute sensibilité, permet à Webb de détecter des objets beaucoup plus éloignés que les télescopes spatiaux précédents.

Pour rendre ces observations possibles, Webb doit être maintenu à des températures extrêmement basses, inférieures à 50 K (−370 °F ; −223 °C). Cela empêche la chaleur du télescope d’interférer avec les faibles signaux infrarouges qu’il tente de capturer. Un bouclier solaire à plusieurs couches protège le télescope des sources de chaleur externes comme le Soleil, la Lune et la Terre.

Grâce à ces instruments puissants, Webb a permis des investigations dans divers domaines de l’astronomie et de la cosmologie, notamment l’observation des premières étoiles, la formation des premières galaxies et l’étude détaillée de l’atmosphère d’exoplanètes potentiellement habitables.

Cependant, certaines images récentes de Webb étaient assez floues en raison de distorsions dans l’un de ses instruments clés. Pour résoudre ce problème, deux doctorants de l’Université de Sydney, Max Charles et Louis Desdoigts, se sont tournés vers l’IA. De façon impressionnante, ils l’ont fait depuis la Terre sans aucun changement matériel.

Mais pourquoi cela importe-t-il ? Qu’est-ce que Webb découvre là‑bas qui rend les images plus nettes si importantes ? Jetons un œil.

James Webb Space Telescope : Surprises de l’Univers Primordial

Depuis son entrée en service, Webb a découvert des galaxies à structure complexe et des trous noirs alors que l’univers était encore très jeune, remettant en question ce que nous savions sur la rapidité avec laquelle les premières galaxies pouvaient se former et croître.

Webb a révélé des signatures atmosphériques claires — notamment du méthane, du dioxyde de carbone, du dioxyde de soufre, de l’ammoniac et même du sulfure d’hydrogène — sur plusieurs mondes. Certaines de ces molécules n’avaient que des preuves tentatives (ou aucune) avant le JWST ; Webb a fourni les premières détections sans ambiguïté dans plusieurs cas, faisant progresser de façon spectaculaire la chimie des exoplanètes.

Le télescope a observé des caractéristiques telles que les aurores de Jupiter et caractérisé de petits corps intégrés dans la ceinture d’astéroïdes entre Jupiter et Mars, ce qui est difficile à détecter pour d’autres télescopes, démontrant ainsi la flexibilité du JWST. Plusieurs trous noirs massifs ont également été découverts par le télescope.

Avec ces découvertes et bien d’autres, le JWST tient ses promesses. Il nous montre que l’univers primordial est bien plus actif et complexe que nous le pensions. Sa puissance nous aide également à aller au‑delà de notre galaxie et de notre système solaire avec des aperçus plus détaillés et précis de la nature du cosmos.

Plus récemment, des astronomes ont repéré¹ « l’une des découvertes les plus déroutantes » à ce jour en parcourant les images du Webb.

Ces objets très lumineux et déroutants pourraient être la galaxie la plus ancienne connue de l’univers, apparue 100 millions d’années après le Big Bang, ou bien il s’agirait d’une naine brune, c’est‑à‑dire une étoile ratée, plus grande que les plus grosses planètes géantes mais insuffisante pour soutenir la fusion nucléaire dans son noyau. L’identité exacte de Capotauro reste incertaine, mais elle est certainement « intéressante et prometteuse ».

Capotauro a été repéré par une équipe d’astrophysiciens de l’Institut National d’Astrophysique en Italie lors d’une étude précédente, alors qu’ils cherchaient à identifier d’anciennes galaxies dans les observations du JWST. Le manque de données détaillées les empêchait toutefois de préciser son identité. Mais le JWST a publié davantage de données sur Capotauro plus tôt cette année, ce qui a aidé l’équipe à restreindre les possibilités.

L’équipe a utilisé les images prises par la Near Infrared Camera (NIRCam) du JWST à sept longueurs d’onde pour mesurer la luminosité de Capotauro et des données limitées mais plus détaillées du Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) du JWST afin d’estimer son âge et sa température.

Les données du NIRCam et du NIRSpec ont été combinées, puis des modèles ont été utilisés pour tester trois configurations galactiques possibles. Un scénario où Capotauro serait une naine brune à la périphérie de la Voie lactée a également été testé, ainsi que diverses autres possibilités, comme l’objet étant une exoplanète particulière ou une jeune galaxie très étrange.

Bien que les résultats soient inconclusifs, l’équipe a identifié les deux options les plus probables.

Une possibilité est que Capotauro se soit formé environ 100 millions d’années après le Big Bang, ce qui repousse l’âge de la galaxie la plus ancienne connue d’environ 200 millions d’années. L’autre possibilité est que Capotauro soit une naine brune inhabituelle, la plus froide et la plus lointaine de notre galaxie.

Les deux sont des possibilités « très excitantes » car elles remettraient en cause ce que nous pensions savoir sur notre galaxie et son évolution, a déclaré le co‑auteur de l’étude Giovanni Gandolfi, astrophysicien à l’INAF.

Dans une autre nouvelle observation avec le JWST, des astronomes ont découvert cinq composés complexes à base de carbone² piégés dans la glace autour d’une étoile hors de la Voie lactée.

Les molécules organiques ont été détectées autour d’une protoétoile dans une galaxie naine, le Grand Nuage de Magellan, qui se trouve à 160 000 années‑lumière de la Terre et orbite près de notre galaxie. Cette petite galaxie est remplie d’étoiles chaudes et lumineuses et possède moins d’éléments plus lourds que l’hélium que la Voie lactée. En comprenant cette galaxie, les astronomes espèrent appliquer ces connaissances à la compréhension de galaxies plus lointaines lorsque l’univers était beaucoup plus jeune.

“Les conditions extrêmes nous en apprennent davantage sur la façon dont une chimie organique complexe peut se produire dans ces environnements primitifs où beaucoup moins d’éléments lourds comme le carbone, l’azote et l’oxygène sont disponibles pour les réactions chimiques.”

– Co‑auteur de l’étude Marta Sewilo, astronomue à l’Université du Maryland et au Goddard Space Flight Center de la NASA

Les chercheurs ont pointé le Webb vers ST6, une étoile en formation dans le Grand Nuage de Magellan, et, à l’aide d’outils mesurant la lumière infrarouge, ils ont trouvé les molécules complexes suivantes dans la glace qui l’entoure : méthanol, éthanol, acétaldéhyde, acide acétique et formiate de méthyle.

Parmi celles‑ci, le méthanol est le seul à avoir été « détecté de façon concluante » dans les protoétoiles, ce qui rend ces nouvelles observations « exceptionnelles ».

Les chercheurs ont même trouvé des signaux pouvant être causés par le glycolaldéhyde, qui peut réagir avec d’autres molécules pour former du ribose, un type de sucre constituant un composant important de l’acide ribonucléique (ARN), essentiel à la vie.

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AMIGO : La Calibration IA qui a Affiné le NIRISS‑AMI du JWST

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Avec toutes ces découvertes provenant du Webb, deux doctorants de l’Université de Sydney, Max Charles et Louis Desdoigts, ont réalisé qu’ils pouvaient rendre le télescope encore plus efficace. Leur logiciel piloté par l’IA a corrigé le flou des images du Webb depuis la Terre sans nécessiter de coûteuses missions de réparation spatiale.

Le problème qu’ils ont résolu se situait dans l’Interféromètre à Masque d’Ouverture (AMI), le seul composant du télescope conçu en Australie. L’AMI sur l’instrument NIRISS est l’interféromètre infrarouge à la plus haute résolution jamais placé dans l’espace. Il permet aux astronomes de prendre des images haute résolution d’étoiles et de planètes hors de notre système solaire en combinant la lumière provenant de différentes sections du miroir principal du Webb.

Mais lorsque le télescope a commencé ses opérations, les performances de l’AMI ont été affectées par des distorsions électroniques dans le détecteur de sa caméra infrarouge. Avec la migration de charge, ou l’effet Brighter‑Fatter, limitant les performances de l’AMI, les images capturées par le télescope présentaient une légère flou.

Les télescopes spatiaux ont déjà rencontré des défauts optiques similaires. Hubble a eu un problème comparable dans les années 90 en raison d’une erreur d’espacement des lentilles. Son miroir principal avait une forme incorrecte, un défaut appelé aberration sphérique, qui faisait que le miroir primaire avait plusieurs points focaux, rendant ses images floues.

Pour mettre au point les données floues, la NASA a redessiné la Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) et développé le package d’instrument Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR) de Hubble, de la taille d’un grand réfrigérateur et fonctionnant comme une paire de lunettes pour la Faint Object Camera (FOC), le Goddard High Resolution Spectrograph (GHRS) et le Faint Object Spectrograph (FOS) de Hubble. Les deux WFPC2 et COSTAR ont été installés par des astronautes lors de la première mission de maintenance d’Hubble fin 1993.

Cette fois, au lieu d’envoyer des astronautes pour effectuer des réparations physiques, les chercheurs ont créé une méthode de calibration basée sur un logiciel ici même sur Terre. Charles et Desdoigts (qui est maintenant chercheur postdoctoral à l’Université de Leiden aux Pays‑Bas) ont développé ce qu’ils ont appelé Aperture Masking Interferometry Generative Observations, ou AMIGO³.

AMIGO est un cadre de calibration open‑source « qui modélise en avant le système complet AMI du JWST — incluant son optique, la physique du détecteur et l’électronique de lecture — en utilisant une architecture différentiable de bout en bout implémentée dans le framework Jax et exploitant notamment le package de modélisation optique dLux. »

Il utilise des réseaux neuronaux et des simulations avancées pour reproduire le fonctionnement de l’optique et de l’électronique du Webb dans l’espace. Pour concevoir leurs algorithmes de correction numérique des images, les chercheurs ont identifié le problème de la diffusion de la charge électrique vers les pixels adjacents.

De cette façon, « ils ont réussi à réparer les choses avec du code » plutôt qu’en « envoyant des astronautes pour ajouter de nouvelles pièces », a déclaré le professeur Peter Tuthill de l’École de physique de l’Université de Sydney et du Sydney Institute for Astronomy, qui a créé l’AMI et travaillé sur la solution. « C’est un brillant exemple de la façon dont l’innovation australienne peut avoir un impact mondial en science spatiale. »

Grâce à AMIGO, le Webb a fourni des images claires et plus nettes, capturant des objets célestes obscurs avec une précision détaillée.

Pour tester l’efficacité d’AMIGO, Charles a mené une étude distincte⁴, où, grâce à la calibration améliorée, le Webb a produit des images nettes des volcans sur la lune Io de Jupiter, d’un jet de trou noir et des vents remplis de poussière de WR 137.

« Ce travail rend la vision du JWST encore plus nette », a déclaré le Dr Desdoigts. « C’est incroyablement gratifiant de voir une solution logicielle étendre la portée scientifique du télescope — et de savoir que cela était possible sans jamais quitter le laboratoire. »

Investir dans la Technologie Spatiale

Dans le domaine de la technologie spatiale, Northrop Grumman (NOC ) est le nom de référence, qui a été le contractant principal du James Webb Space Telescope.

En plus d’avoir contribué à la construction du JWST, l’entreprise a développé de nombreuses autres technologies spatiales majeures, notamment le vaisseau spatial Cygnus, qui est un véhicule de ravitaillement en cargo pour la Station spatiale internationale (ISS), la fusée Antares pour les missions Cygnus, la fusée Pegasus lancée en vol, le Mission Extension Vehicle (MEV) pour s’amarrer aux satellites afin d’étendre leur durée de vie opérationnelle, et le HALO pour le programme Artemis.

En tant qu’entreprise de technologie aérospatiale et de défense, Northrop Grumman développe également des systèmes d’avions militaires, des armes tactiques avancées et des solutions de défense antimissile pour les agences gouvernementales américaines et les clients internationaux. De plus, elle fournit des systèmes de commandement, de contrôle, de communications et de reconnaissance.

Récemment, l’entreprise a signé un accord avec la startup IA Luminary Cloud pour la conception accélérée de vaisseaux spatiaux grâce à l’IA. 

La startup a développé un modèle IA, alimenté par PhysicsNeMo de NVIDIA , pour le contractant de défense afin de concevoir et construire de nouveaux vaisseaux spatiaux plus rapidement. Grâce à ce partenariat, les ingénieurs auront accès à cet outil dédié appelé Physics AI qui peut générer des simulations haute fidélité de sous‑systèmes en quelques secondes, au lieu des habituel 12 heures nécessaires avec les simulations de dynamique des fluides computationnelle pour produire une seule simulation. Il est actuellement adapté à la conception des buses de propulseurs de vaisseaux spatiaux.

“Physics AI représente le prochain niveau de complexité en IA, et Northrop Grumman apporte cette technologie à nos ingénieurs concepteurs pour accélérer de façon spectaculaire le développement matériel. Utiliser l’IA pour créer quelque chose de petit, comme un propulseur de vaisseau spatial, nous place sur la voie de réaliser des projets bien plus ambitieux, comme concevoir des composants plus grands ou même un vaisseau spatial complet avec l’IA.”

– Han Park, vice‑président de l’intégration IA chez Northrop Grumman Space Systems

Pour créer des modèles capables de générer de nouvelles conceptions afin de prédire le monde physique, la startup n’a pas utilisé les données disponibles sur Internet mais plutôt les lois de la physique pour créer des conceptions de vaisseaux spatiaux.

“Nous compensons le manque de données par le fait que nous n’essayons pas de prédire si cette image ou cet ensemble de pixels représente un chat, un chien ou un éléphant. Au contraire, nous essayons de prédire si le flux d’air se comporte d’une manière particulière qui respecte certains principes physiques.”

– a déclaré le CTO de Luminary Cloud, Juan Alonso

Actuellement, en ce qui concerne la performance boursière de l’entreprise, au moment de la rédaction, la capitalisation boursière de 85 milliards de dollars des actions de Northrop Grumman s’échange aux alentours de 595 $, en hausse de 26,8 % cette année. Plus tôt ce mois‑ci, les actions NOC ont atteint un record historique (ATH) à 640,90 $.

“L’élan que nous créons dans notre activité a conduit à une performance solide au troisième trimestre, nous permettant d’atteindre nos objectifs financiers de croissance à moyen chiffre unique, d’élargir les marges des segments et d’augmenter les flux de trésorerie d’une année sur l’autre.”

– PDG Kathy Warden.

La trésorerie nette provenant des activités opérationnelles pendant la période a augmenté de 466 millions de dollars, ce qui, combiné à des dépenses d’investissement plus faibles, a permis d’accroître le flux de trésorerie disponible de 72 % (526 millions de dollars). Ses attributions nettes, quant à elles, totalisent 12,2 milliards de dollars, et le carnet de commandes s’élève à 91,4 milliards de dollars.

Dernières Nouvelles et Développements des Actions Northrop Grumman (NOC)

Conclusion

À mesure que la technologie progresse, notre capacité à scruter plus profondément l’univers et à enrichir notre compréhension de celui‑ci s’accroît. Le James Webb Space Telescope a joué un rôle clé dans l’amélioration de ces connaissances.

Grâce à la dernière innovation, les chercheurs remplacent désormais les missions coûteuses par du code, faisant de l’IA le mécanicien des instruments spatiaux. Et alors que des entreprises comme Northrop Grumman intègrent également l’IA dans la prochaine génération de vaisseaux spatiaux, la technologie nous permet de non seulement atteindre les étoiles mais aussi de soutenir cette exploration.

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Références

1. Gandolfi, G., Rodighiero, G., Castellano, M., Fontana, A., Santini, P., Dickinson, M., Finkelstein, S., Catone, M., Calabrò, A., Merlin, E., Pentericci, L., Bisigello, L., Grazian, A., Napolitano, L., Vulcani, B., Taylor, A. J., Arrabal Haro, P., Kirkpatrick, A., Backhaus, B. E., … Holwerda, B. W. (2025). Mystères de Capotauro — investigation de la nature déroutante d’un dropout extrême F356W. Astronomy & Astrophysics. Advance online publication. https://doi.org/10.48550/arXiv.2509.01664
2. Sewiło, M., Rocha, W. R. M., van Gelder, M., Navarro, M. G., Charnley, S. B., Jin, M., Oliveira, J. M., van Loon, J. T., Francis, L., Wiseman, J., Indebetouw, R., Chen, C.–H. R., Hamedani Golshan, R., & Qasim, D. (2025). Protoétoiles à métalicité sous-solaire : première détection de grandes molécules organiques complexes à l’état solide dans le Grand Nuage de Magellan. Astrophysical Journal Letters, 992(2), L30. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae0ccd
3. Desdoigts, L., Pope, B., Charles, M., Tuthill, P., Blakely, D., Johnstone, D., Ray, S., Sivaramakrishnan, A., Kammerer, J., Thatte, D., & Cooper, R. (2025). AMIGO : une calibration de l’interféromètre JWST. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.09806
4. Charles, M., Desdoigts, L., Pope, B., Tuthill, P., Blakely, D., Johnstone, D., Ray, S., Ford, K. E. S., McKernan, B., & Sivaramakrishnan, A. (2025). Reconstruction d’image avec l’interféromètre JWST. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.10924