Le télescope spatial James Webb capture une ancienne galaxie en train de donner naissance à une étoile explosive
Le télescope spatial James Webb (JWST) continue de regarder en arrière à travers le temps cosmique, révélant les processus qui ont créé l’univers tel que nous le voyons aujourd’hui.
Les astronomes ont utilisé le télescope spatial James Webb pour regarder à travers les nuages poussiéreux d’une galaxie lointaine en formation d’étoiles afin d’étudier sa structure dans les moindres détails. Ils ont découvert que la galaxie est au milieu d’un starburst, une poussée explosive dans la formation d’étoiles probablement causée par une collision avec une autre galaxie.
Située à une distance d’environ 12 milliards d’années-lumière, la galaxie GN20 est l’une des premières galaxies actives à formation d’étoiles étudiées en détail jusqu’à présent par les astronomes. Il se trouve également que c’est l’une des galaxies stellaires poussiéreuses les plus lumineuses jamais étudiées.
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GN20 est situé dans une région de l’espace appelée surdensité de galaxies ou protoamas. Dans ces régions, les galaxies finiront par se regrouper pour former une collection massive appelée amas galactique.
La galaxie primitive, qui était vue telle qu’elle était lorsque l’univers vieux de 13,8 milliards d’années avait environ 1,8 milliard d’années, forme des étoiles à un rythme d’environ 1 860 fois la masse du soleil chaque année. Un gaz moléculaire aggloméré entoure la galaxie et s’étend jusqu’à un diamètre d’environ 46 000 années-lumière, et cette matière formant des étoiles est aplatie en un disque rotatif géant.
Les galaxies en formation d’étoiles sont entourées de nuages denses de poussière et de gaz qui s’effondrent en plaques trop denses pour former des étoiles ; ceux-ci les rendent également difficiles à étudier. C’est parce que ces nuages sont capables d’absorber la lumière visible, mais la lumière infrarouge a beaucoup plus de facilité à se glisser à travers cette matière formatrice d’étoiles. Cela signifie que le JWST, qui a été conçu pour voir l’univers dans les longueurs d’onde infrarouges, est idéal pour regarder au-delà de ces voiles poussiéreux pour voir profondément dans ces galaxies.
Pour étudier GN20 et dévoiler ses propriétés, des astronomes dirigés par le scientifique du Centre espagnol d’astrobiologie, Luis Colina, ont utilisé les observations de cette galaxie effectuées par l’instrument à infrarouge moyen (MIRI) du JWST entre les 23 et 24 novembre 2022.
Les astronomes ont découvert que la première galaxie de formation d’étoiles avait un noyau lumineux concentré d’étoiles densément regroupées en son centre entouré d’une enveloppe diffuse de gaz. Cette structure interne de GN20 donne naissance à des étoiles à un rythme d’environ 500 fois la masse du soleil chaque année et ce depuis une période d’environ 100 millions d’années.
Les observations ont également montré que ce noyau a un diamètre inférieur à 2 600 années-lumière, tandis que son enveloppe gazeuse a un diamètre d’environ 23 000 années-lumière.
Le centre du gaz est décentré par rapport au noyau dense d’étoiles de GN20, ce qui implique que GN20 a récemment rencontré une autre galaxie. Cette déformation de l’enveloppe de gaz peut avoir été le résultat d’une traction gravitationnelle lorsque les deux galaxies se sont croisées, ou il pourrait s’agir d’un artefact résultant d’une collision et d’une fusion plus permanentes entre deux galaxies. De telles interactions sont souvent théorisées comme étant la cause de périodes intenses de formation d’étoiles dans les galaxies.
L’équipe à l’origine de cette recherche a conclu que GN20 finira par devenir une galaxie massive ressemblant à celles que l’on trouve dans l’univers local autour de la Voie lactée, son épisode de formation intense d’étoiles prenant finalement fin, la laissant inactive ou au repos.
Une version préimprimée des recherches de l’équipe est actuellement présentée sur arXiv.org.