Une semaine plus tard, les astronomes découvrent une galaxie encore plus profonde dans le temps

agrandir / Le télescope spatial James Webb continue de tenir ses promesses en découvrant les premières galaxies.

Nasa

Les données du télescope spatial Webb ne sont parvenues aux astronomes que ces dernières semaines, mais ils les attendaient depuis des années et apparemment les analyses devaient être faites. Le résultat est quelque chose comme une course dans le temps, alors que de nouvelles découvertes trouvent des objets qui se sont formés de plus en plus près du Big Bang qui a engendré notre univers. La semaine dernière, une de ces recherches a révélé une galaxie qui était présente moins de 400 millions d’années après le Big Bang. Cette semaine, une nouvelle analyse a choisi une galaxie telle qu’elle est apparue à peine 233 millions d’années après la création de l’univers.

Cette découverte est un heureux sous-produit d’un travail conçu pour répondre à une question plus générale : combien de galaxies pouvons-nous nous attendre à voir à différents moments après le Big Bang ?

Dans le temps

Comme nous l’avons mentionné la semaine dernière, l’Univers primitif était opaque à la lumière à toutes les longueurs d’onde et contenait plus d’énergie qu’il n’en faut pour ioniser l’hydrogène. Cette énergie se trouve dans la partie UV du spectre, mais le décalage vers le rouge causé par 13 milliards d’années d’expansion de l’univers a déplacé ce point de coupure vers la partie infrarouge du spectre. Pour trouver des galaxies de cette époque, nous devons rechercher des objets qui ne sont pas visibles à des longueurs d’onde infrarouges plus courtes (ce qui signifie que la lumière était autrefois au-dessus de la limite de l’hydrogène), mais qui apparaissent à des longueurs d’onde d’énergie inférieures.

Plus la frontière entre l’invisible et le visible est profonde dans l’infrarouge, plus le décalage vers le rouge est fort et plus l’objet est éloigné. Plus l’objet est éloigné, plus il est proche dans le temps du Big Bang.

Les études de ces galaxies peuvent nous dire quelque chose sur leurs propriétés individuelles. Mais l’identification d’une grande collection de galaxies primitives peut nous aider à déterminer la rapidité avec laquelle elles se sont formées et à identifier tout changement dans la dynamique des galaxies qui s’est produit à un moment précis du passé de l’univers. Ce changement de la fréquence des objets visibles au fil du temps est appelé une “fonction de luminosité”, et des travaux ont été effectués pour caractériser la fonction de luminosité des premières galaxies. Mais les longueurs d’onde infrarouges des premières galaxies sont absorbées par l’atmosphère terrestre et doivent donc être imagées depuis l’espace. Et c’était l’un des objectifs de conception du télescope Webb.

Les nouveaux travaux se sont concentrés sur l’examen de la fonction de luminosité des galaxies qui se sont formées peu de temps (en termes astronomiques) après le Big Bang. Mais en générant un catalogue des premières galaxies, les chercheurs voient ce qui semble être la plus ancienne galaxie jamais photographiée.

Définir la fonction

Les chercheurs ont utilisé deux sources de données pour reconstruire l’apparence des galaxies à différents moments. L’un a été créé en analysant le travail effectué avec un télescope infrarouge au sol (le télescope VISTA de l’ESA) et le télescope spatial Spitzer, qui ont tous deux imagé des galaxies qui étaient relativement plus anciennes lorsqu’elles ont produit la lumière maintenant connue sous le nom de Terre atteinte – environ 600 millions d’années. ou plus après le Big Bang. L’autre impliquait des données générées par le Webb, y compris les ensembles de données analysés dans l’article dont nous avons rendu compte et une zone représentée dans le premier numéro de photo publique. Dans tous les cas, les chercheurs ont recherché la même chose : des objets présents à des longueurs d’onde infrarouges plus longues mais absents à des longueurs d’onde plus courtes.

Au total, l’équipe a identifié 55 galaxies lointaines, dont 44 n’avaient jamais été repérées auparavant. Trente-neuf d’entre eux proviennent des données de Webb, et ce chiffre comprenait les deux anciennes galaxies identifiées la semaine dernière. Les chiffres ne sont pas particulièrement précis à des décalages vers le rouge plus élevés, où ils sont basés sur une ou deux galaxies seulement. Mais dans l’ensemble, la tendance suggère un déclin progressif des objets visibles quelques centaines de millions d’années après le Big Bang, sans changements ni interruptions brusques.

Mais ce qui est frappant, c’est qu’il existe des données pour une galaxie avec un redshift extrêmement important (z = 16,7, pour ceux qui comprennent ces choses). Cela le place moins de 250 millions d’années après le Big Bang. Cette distance est basée en partie sur le fait que le premier filtre de longueur d’onde dans lequel l’objet apparaît montre qu’il y est très faible, suggérant qu’il est faible aux longueurs d’onde que le filtre passe. Cela suggère que la coupure de la lumière générée par l’hydrogène se situe à la limite de la plage du filtre.

Comme les galaxies lointaines décrites la semaine dernière, il semble également avoir l’équivalent d’un milliard de soleils de matière sous forme d’étoiles. Les chercheurs estiment qu’il pourrait avoir commencé la formation d’étoiles dès 120 millions d’années après le Big Bang, et au moins 220 millions d’années.

Les chercheurs sont à peu près sûrs que cette nouvelle galaxie est une véritable trouvaille : “Après des recherches approfondies, nous ne pouvons actuellement trouver aucune explication plausible pour cet objet, autre qu’une galaxie avec un nouveau record de décalage vers le rouge.” Et l’ajout d’une deuxième corroboration indépendante des découvertes de galaxies précédentes augmente considérablement la confiance que nous avons dans ces découvertes. Tout cela indique que le nouveau télescope fonctionne comme promis, du moins en ce qui concerne les premières galaxies.

La grande question est maintenant de savoir ce qui apparaîtra lorsqu’on se concentrera sur les zones à haute lentille, ce qui pourrait être capable de grossir les objets à un point où nous pouvons imager les structures de ces premières galaxies. Il est possible que nous l’ayons déjà fait, mais nous devrons attendre que les descriptions apparaissent sur l’arXiv.

L’arXiv. Numéro de résumé : 2207.12356 (À propos de l’arXiv).

Leave a Reply

Your email address will not be published.