Le télescope spatial James Webb découvre 717 galaxies anciennes

May 15, 2023

93% des galaxies nouvellement découvertes que Webb a repérées n'avaient jamais été vues auparavant.

Le télescope James Webb (JWST ou Webb) a dévoilé des centaines d'anciennes galaxies qui pourraient être parmi les premiers membres de l'univers – un bond par rapport à seulement une poignée dont l'existence était connue à l'époque.

Dès 600 millions d'années après le Big Bang, ces très jeunes galaxies affichaient des structures complexes et des amas de formation d'étoiles, rapporte une nouvelle étude. L'étude fait partie d'une collaboration internationale appelée JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), qui a rassemblé un mois d'observations à partir de deux minuscules taches dans le ciel : une dans la constellation de la Petite Ourse et une autre en direction de l'amas Fornax. Dans cette région se trouvaient plus de 700 jeunes galaxies nouvellement découvertes qui révèlent avec le cosmos ressemblait à ses débuts

"Si vous prenez l'univers entier et que vous le réduisez à un film de deux heures, vous voyez les cinq premières minutes du film", a déclaré Kevin Hainline, professeur de recherche adjoint au Steward Observatory en Arizona et auteur principal de la nouvelle étude. , a déclaré lors de l'annonce de la découverte lundi 5 juin lors de la 242e réunion de l'American Astronomical Society qui se tient à Albuquerque et en ligne. "Ce sont les galaxies qui commencent le processus de fabrication des éléments et de la complexité que nous voyons dans le monde qui nous entoure aujourd'hui."

Ces nouvelles découvertes éclairent la formation des premières galaxies et étoiles, créant le riche catalogue d'éléments observés dans l'univers aujourd'hui.

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Au cours de ces cinq minutes seulement, qui marquent l'âge de l'univers entre 370 millions et 650 millions d'années, Hainline et ses collègues qui étudient les données de Webb ont trouvé 717 jeunes galaxies – ce qui s'avère être plus élevé que les prédictions précédentes – toutes couvrant déjà des milliers d'années-lumière, de structures complexes sportives et d'étoiles naissantes dans de multiples amas.

"Auparavant, les premières galaxies que nous pouvions voir ressemblaient à de petites taches. Et pourtant, ces taches représentent des millions, voire des milliards d'étoiles au début de l'univers", a déclaré Hainline dans un communiqué. "Maintenant, nous pouvons voir que certains d'entre eux sont en fait des objets étendus avec une structure visible."

Ensemble, les deux régions utilisées dans cette étude sont appelées GOODS-South, un acronyme pour The Great Observatories Origins Deep Survey, et ont été largement étudiées par presque tous les principaux télescopes spatiaux, y compris Hubble, l'observatoire Chandra X-Ray et l'observatoire de la NASA. Spitzer maintenant à la retraite.

Malgré cet examen minutieux, 93% des galaxies nouvellement découvertes que Webb a repérées pendant JADES n'avaient jamais été vues auparavant.

"Ce que nous voyions auparavant n'était que les exemples les plus brillants et les plus extrêmes de galaxies brillantes de l'univers primitif", a déclaré Hainline lors de sa présentation lundi. "Maintenant, nous sondons vraiment jusqu'à des galaxies plus normales et quotidiennes dans un jeune univers turbulent."

La manière précise dont cet environnement chaotique et très poussiéreux s'est éclairci pour devenir le cosmos transparent que nous voyons aujourd'hui a longtemps été débattue. Une théorie de premier plan est que cette phase d'évolution de l'univers, appelée l'époque de la réionisation, s'est produite quelque 400 000 ans après le Big Bang, lorsque la première génération d'étoiles - estimée à 30 à 300 fois la masse de notre soleil et des millions de fois plus lumineux - a formé et inondé l'univers opaque de sa première lumière.

Cette lumière ultraviolette des étoiles a réionisé l'univers en divisant ses abondants atomes d'hydrogène en protons et en électrons, un processus qui a duré jusqu'à un milliard d'années après le Big Bang. Cependant, peu d'astronomes affirment que les sorties de trous noirs supermassifs, similaires à celui qui réside au cœur de notre Voie lactée, auraient pu déclencher l'échappement du rayonnement ultraviolet des galaxies et donc joué un rôle plus important dans l'évolution cosmique qu'on ne le pensait auparavant.

Maintenant, une deuxième équipe du programme JADES qui a étudié des galaxies qui existaient entre 500 et 850 millions d'années après le Big Bang, soit entre cinq et huit minutes du film de deux heures décrivant l'univers, pense avoir une réponse à la question de longue date.

"Dans cette prochaine scène de l'univers, nous commençons à voir l'impact de la formation des galaxies sur la composition de l'univers à grande échelle", a déclaré Ryan Endsley, chercheur postdoctoral à l'Université du Texas qui a dirigé la deuxième étude. conférence de presse lundi. "Les galaxies du tout premier univers étaient simplement beaucoup plus chaotiques en général dans la façon dont elles formaient les étoiles."

L'équipe d'Endsley a étudié les signes de formation d'étoiles dans ces galaxies très anciennes, ce qui a permis de mieux comprendre comment la lumière des étoiles ionisait le gaz dans ces galaxies. L'équipe a découvert qu'une galaxie sur six à l'époque présentait des émissions de raies extrêmes dans le spectre de la galaxie, une caractéristique que les atomes ionisés par la lumière des étoiles rayonnent lorsqu'ils se sont refroidis et combinés avec d'autres molécules.

Ces raies d'émission sont la preuve que les premières galaxies donnaient activement naissance à des étoiles, qui pompaient ensuite des "torrents de photons ultraviolets" dans leurs galaxies respectives. De cette façon, les premières étoiles de l'univers sont devenues les principaux moteurs de la réionisation cosmique, a déclaré Endsley.

"Ces raies d'émission extrêmes sont en fait relativement courantes dans le tout premier univers", a-t-il déclaré lors de sa présentation. "Presque toutes les galaxies que nous trouvons montrent ces signatures de raies d'émission inhabituellement fortes indiquant une intense formation récente d'étoiles", a-t-il ajouté dans le communiqué. "Ces premières galaxies étaient très douées pour créer des étoiles chaudes et massives."

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À partir des mêmes raies d'émission, l'équipe d'Endsley a également déduit que les galaxies de l'univers primitif ont donné naissance à des étoiles par courtes rafales suivies de périodes de repos.

"Tout d'un coup, vous auriez des dizaines de soleils de masses solaires assemblés en même temps dans ces premières galaxies", a déclaré Endsley aux journalistes lors de la conférence de presse de lundi. "C'est vraiment important pour notre compréhension de la façon dont la réionisation s'est produite parce que ces étoiles massives chaudes étaient des producteurs très efficaces de ces photons ultraviolets dont nous avions besoin pour ioniser tout l'hydrogène dans l'univers primitif."

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Sharmila est une journaliste scientifique basée à Seattle. Elle a trouvé son amour pour l'astronomie dans The Pale Blue Dot de Carl Sagan et est depuis devenue accro. Elle est titulaire d'une maîtrise en journalisme de la Northeastern University et collabore à la rédaction d'Astronomy Magazine depuis 2017. Suivez-la sur Twitter à @Sharmilakg.

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