Le télescope spatial James Webb espionne la plupart des galaxies anciennes jamais observées
Le télescope spatial James Webb (JWST) a posé ses yeux sur les galaxies les plus anciennes jamais observées.
Les astronomes sont maintenant convaincus que la lumière de ces galaxies voyage sur Terre depuis plus de 13,4 milliards d’années, selon deux nouvelles études. Les résultats montrent que ces galaxies habitaient l’univers alors qu’elle avait moins de 350 millions d’années et démontrent l’émergence rapide des premières générations de galaxies.
« Il était crucial de prouver que ces galaxies habitent effectivement l’univers primitif. Il est très possible que des galaxies plus proches se fassent passer pour des galaxies très éloignées », a déclaré Emma Curtis-Lake, co-auteur de l’une des nouvelles études et astronome. à l’Université de Hertfordshire en Angleterre, a déclaré dans un déclaration (s’ouvre dans un nouvel onglet).
« Voir le spectre révélé comme nous l’espérions, confirmant que ces galaxies sont à la limite réelle de notre champ de vision, certaines plus éloignées que Hubble pourrait voir! C’est une réalisation extrêmement excitante pour la mission », a déclaré Curtis-Lake.
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La découverte confirme la capacité de JWST à accomplir l’une de ses tâches les plus importantes – étudier l’univers primitif via la lumière qui voyage depuis si longtemps que l’expansion de l’univers a étendu sa longueur d’onde. Cet étirement de la lumière s’appelle redshift; plus la lumière voyage longtemps, plus vers l’extrémité rouge du spectre électromagnétique l’expansion de l’univers déplace sa lumière. Cela signifie que le décalage vers le rouge peut être utilisé comme mesure de distance, et que les premières galaxies devraient avoir une lumière affichant des décalages vers le rouge extrêmes, avec leur lumière étirée jusque dans la gamme infrarouge – la spécialité de JWST.
Jusqu’à présent, l’observatoire de 10 milliards de dollars a identifié plusieurs galaxies candidates à décalage vers le rouge extrêmement élevé, mais ces observations doivent être confirmées par spectroscopie.
La spectroscopie peut être utilisée pour faire la distinction entre les premières galaxies et les galaxies plus proches et plus contemporaines qui pourraient partager des propriétés similaires, car la spectroscopie peut repérer les empreintes digitales caractéristiques d’éléments spécifiques. Les premières galaxies sont composées principalement d’hydrogène et d’hélium, dépourvues d’éléments plus lourds comme l’oxygène, l’azote et le carbone. C’est qu’ils n’ont pas encore été enrichis par les éléments lourds forgés par étoiles via la fusion nucléaire, puis dispersés lorsque ces étoiles meurent et disparaissent supernova.
L’analyse par les chercheurs des données recueillies à partir de la caméra proche infrarouge (NIRCam) et de l’instrument de spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) de JWST leur a permis de déterminer que les quatre galaxies désignées JADES-GS-z10–0, JADES-GS-z11–0, JADES-GS-z12–0 et JADES-GS-z13–0 ont en effet des décalages vers le rouge extrêmes, de 10,3 à 13,2. (JADES, soit dit en passant, signifie « JWST Advanced Deep Extragalactic Survey ».)
Ils sont arrivés à cette conclusion parce que les spectres de ces galaxies n’ont pas la signature révélatrice d’éléments lourds comme le carbone, ce qui signifie que JWST les voit tels qu’ils étaient lorsque l’univers n’avait que 300 à 500 millions d’années. (L’univers a actuellement environ 13,8 milliards d’années.)
« Pour la première fois, nous avons découvert des galaxies seulement 350 millions d’années après le Big Bang, et nous pouvons être absolument sûrs de leurs distances fantastiques », a déclaré le co-auteur et membre de l’équipe scientifique de NIRCam, Brant Robertson, dans le communiqué. « Trouver ces premières galaxies dans des images d’une beauté aussi époustouflante est une expérience particulière. »
Les observations proviennent de la première série d’observations JADES, qui étaient dirigées vers une minuscule zone du ciel connue sous le nom de champ ultra profond qui a été étudiée pendant environ deux décennies par le télescope spatial Hubble. Cette portion de ciel contient environ 100 000 galaxies, chacune capturée à un moment donné de son histoire, potentiellement des milliards d’années dans le passé.
Les chercheurs ont utilisé plus de 10 jours de temps de mission JWST pour étudier le champ ultra profond avec NIRCam, en l’observant dans neuf couleurs infrarouges différentes. Cela a été suivi de 28 heures de collecte de données menées par l’instrument NIRspec sur trois jours. JWST a donc fourni des images exceptionnellement sensibles et nettes de la région et a également fourni aux astronomes les données dont ils avaient besoin pour obtenir une mesure précise du décalage vers le rouge de chaque galaxie et révéler les propriétés du gaz et des étoiles à l’intérieur de chacune.
« Ces résultats sont l’aboutissement de la raison pour laquelle les équipes NIRCam et NIRSpec se sont associées pour exécuter ce programme d’observation », a déclaré la chercheuse principale de NIRCam, Marcia Rieke, de l’Université de l’Arizona.
Les deux articles ont été publiés aujourd’hui (4 avril) dans le revue Nature (s’ouvre dans un nouvel onglet). Les chercheurs ont rapporté les résultats pour la première fois en décembre 2022, lorsqu’ils les ont présentés lors d’une conférence.
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