Certes, la mission du télescope pour les prochaines années est large —des premiers âges de l’Univers jusqu’à des exoplanètes peut-être pas si lointaines. Mais les détails déjà connus de son premier cycle d’observation permettent de spéculer sur ce vers quoi il a dirigé ses « yeux » depuis sa mise en opérations, en mai, sur son orbite située à 1 million et demi de kilomètres de nous.

• A quoi ressemblaient les plus anciennes étoiles? Quelques centaines de millions d’années après le Big Bang, les toutes premières étoiles ont vraisemblablement commencé à briller mais l’empreinte qu’elles ont laissée dans les nuages de gaz qui les entouraient était indiscernable jusqu'ici. Il est possible que des observations dirigées par Jeyhan Kartaltepe, de l’Institut de technologie de Rochester, apporte de premiers indices. Mot-clef pour le public averti: réionisation.
• D’où proviennent les trous noirs super-massifs? Ils font de 100 000 à 10 milliards de fois la masse du Soleil, et on les trouve au centre de la plupart des galaxies. Mais ils semblent être apparus très tôt, ce qui pose la question de savoir comment ils ont pu accumuler une telle masse alors que leurs galaxies étaient encore très jeunes.
• Le taux d’expansion de l’Univers correspond-il aux modèles ? La cosmologie estime que l’Univers s’accroît au rythme de 67 kilomètres par seconde par mégaparsec (un mégaparsec = 3,26 millions d’années-lumière). Mais d’après les observations du télescope spatial Hubble, on arrive plutôt à un rythme de 73 kilomètres par seconde. Si ça se confirme, ça voudrait dire que, dans notre modèle qui tient compte de la matière connue, de l’énergie sombre et de la matière sombre, il manque une donnée fondamentale. Une des méthodes suivies par Wendy Freedman, de l’Université de Chicago, consiste à mesurer, ou plutôt re-mesurer, la distance entre des galaxies. Une autre, privilégiée par Sherry Suyu, de l’Université technique de Munich, est de mesurer les variations de luminosité des quasars, pour déduire la masse d’une ou de galaxies qui passent entre lui et nous.
• Y a-t-il des exoplanètes prometteuses ? Comparativement aux grands mystères du cosmos, cette question promet d’attirer beaucoup plus l’attention du public et des médias. Non seulement James-Webb pourrait-il détecter une atmosphère autour de planètes de la taille de la Terre, mais peut-être pourrait-il aussi y détecter des indices, comme du méthane ou du dioxyde de carbone, indiquant une activité biologique. Il faut pour cela que la planète passe en face de son étoile: les différentes molécules de son atmosphère interagissent alors avec la lumière de l’étoile et la façon dont elles absorbent ou non les infrarouges donne une empreinte révélatrice, que des instruments du télescope pourraient détecter. Il faut toutefois que plusieurs paramètres soient réunis en même temps —la bonne planète, de la bonne taille, au bon endroit entre son étoile et nous, avec une étoile pas trop chaude— et il faudra probablement être patient.