JWST bat son propre record de galaxies potentiellement les plus éloignées
Les astronomes découvrent maintenant des douzaines de galaxies lointaines record alors qu’ils recherchent la richesse des données désormais collectées par le télescope spatial James Webb (JWST ou Webb). Parmi elles, plusieurs galaxies datant d’un peu plus de 200 millions d’années après le Big Bang.
Avant le lancement de la Télescope spatial James Webbla galaxie confirmée la plus éloignée connue était GN-z11que les astronomes ont vu car c’était environ 420 millions d’années après la Big Bangce qui en fait ce que les astronomes appellent un redshift du 11.6. (Redshift décrit la quantité de lumière d’une galaxie est étirée lorsque l’universum s’agrandit. Plus le redshift est élevé, plus loin dans le temps nous voyons une galaxie.)
Une semaine seulement après la sortie du premières images scientifiques de JWST, les astronomes ont signalé la détection de galaxies sur redshift 13, ce qui correspond à environ 300 millions d’années après le Big Bang. Maintenant, une nouvelle vague de résultats scientifiques bat ce record, certains astronomes signalant la détection de galaxies jusqu’à un décalage vers le rouge de 20. Si cela est vrai, nous voyons ces galaxies telles qu’elles existaient environ 200 millions d’années après le Big Bang.
Galerie: Les premières images du télescope spatial James Webb
C’est un gros si : aucune de ces valeurs de décalage vers le rouge n’est confirmée à ce stade. Confirmer les distances de ces galaxies nécessite une analyse spectroscopique, qui divise la lumière d’un objet en ce que les scientifiques appellent un spectre. Cette analyse viendra plus tard. Néanmoins, il semble clair que JWST est tout à fait capable de détecter les galaxies de cette époque perdue depuis longtemps.
Les galaxies ont été détectées à l’aide de différentes techniques. Les astronomes dirigés par Haojing Yan de l’Université du Missouri-Columbia ont utilisé le lentille de gravité créé par l’amas de galaxies SMACS J0723 pour détecter 88 galaxies candidates au-delà d’un décalage vers le rouge de 11, dont une poignée estimée avoir un décalage vers le rouge de 20. Si elles étaient validées, ces galaxies seraient de loin les plus lointaines jamais détectées. Du fait de l’expansion cosmique, ces galaxies seraient aujourd’hui à plus de 35 milliards d’années-lumière de nous.
Deux autres articles rapportent qu’ils ont trouvé des galaxies à décalage vers le rouge élevé dans des parties du ciel où JWST a simplement pris des expositions profondes, sans recourir à la lentille gravitationnelle. Ces images font partie de l’enquête Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), qui consiste en des images de 10 parties différentes du ciel de la caméra proche infrarouge (NIRCam) de JWST. JWST Spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) participe aux observations de six de ces patchs, tandis que le Mid-Infrared Instrument (MIRI) du télescope spatial en étudie quatre.
Une équipe d’astronomes, dirigée par Ph.D. Callum Donnan, étudiant à l’Université d’Édimbourg, a trouvé une galaxie candidate avec un décalage vers le rouge de 16,7, ce qui correspond à seulement 250 millions d’années après le Big Bang. L’équipe a également trouvé cinq autres galaxies avec des décalages vers le rouge supérieurs à 12, qui détiennent toutes le record de décalage vers le rouge du prédécesseur de JWST et maintenant collègue, le Le télescope spatial Hubble.
Pendant ce temps, une autre équipe dirigée par Steven Finkelstein de l’Université du Texas à Austin, utilisant les mêmes observations du CEERS, a découvert une galaxie avec un décalage vers le rouge de 14,3, la plaçant 280 millions d’années après le Big Bang, que les chercheurs ont appelée “Maisie’s Galaxy”. . à la fille de Finkelstein. Les astronomes ont découvert que cette galaxie avait peut-être aussi été vue par le télescope spatial Hubble, mais qu’elle n’était pas reconnue à l’époque. Si un examen plus approfondi des données archivées révèle la galaxie, la Voie lactée de Maisie doit produire une lumière ultraviolette très forte à partir d’une puissante explosion de formation d’étoiles pour que Hubble puisse la voir.
En effet, tous les candidats des galaxies lointaines montrent des preuves d’une forte émission de lumière ultraviolette, suffisante pour potentiellement régler le débat sur ce qui a ionisé l’hydrogène gazeux dans l’univers, mettant fin au soi-disant “Âge sombre cosmiqueAu fil des ans, les astronomes ont suggéré des causes allant du rayonnement des premières étoiles et galaxies aux sorties de rayonnement des premiers trous noirs supermassifs.
Dans leur article, l’équipe de Donnan calcule la “fonction de luminosité ultraviolette des galaxies” entre des décalages vers le rouge de 8 et 15. Cette fonction est une moyenne de la quantité de lumière ultraviolette associée aux galaxies à une époque donnée. La valeur est fortement liée à la formation d’étoiles, car plus il y a de jeunes étoiles chaudes qui se forment dans une galaxie, plus elle émet de lumière ultraviolette. L’équipe de Donnan a conclu qu’il y a plus qu’assez de rayonnement ultraviolet produit par les étoiles dans ces premières galaxies pour ioniser l’univers.
L’abondance de galaxies à haut redshift découvertes peut être considérée comme des bébés cosmiques. Ces galaxies ne mesurent que 1 000 années-lumière de diamètre et ne contiennent que des dizaines de millions d’étoiles ; les galaxies modernes peuvent contenir des centaines de milliards d’étoiles. Les astronomes estiment que les bébés cosmiques ont moins de 100 millions d’années, et peut-être aussi jeunes que 20 millions d’années.
Les scientifiques n’ont identifié aucune des toutes premières galaxies de l’univers, qui pourraient se situer à un décalage vers le rouge de 25 ou au-delà. Pourtant, les nouvelles détections représentent des générations de galaxies qui se sont suivies de près et que les scientifiques voient dans les premiers stades de développement.
La quantité de lumière ultraviolette (décalage vers les longueurs d’onde plus longues de l’infrarouge, ce qui la rend visible pour JWST), couplée à l’abondance de galaxies à décalage vers le rouge élevé qu’il trouve si tôt dans sa mission, suggère que les galaxies étaient abondantes au début de l’histoire de l’univers. Contrairement à certaines attentes, le taux de formation d’étoiles pourrait progressivement diminuer à mesure que nous regardons plus loin dans le temps, au lieu d’une forte baisse après le redshift 11.
“Doit valider la spectroscopie de suivi [these redshifts], [it means that] notre univers brillait déjà avec des galaxies moins de 300 millions d’années après le Big Bang”, a écrit l’équipe de Finkelstein dans son article.
Maintenant que JWST a découvert ces fortes galaxies candidates à de grandes distances, les prochaines questions sont de savoir jusqu’où JWST peut voir plus loin dans le temps et s’il suffira de découvrir les toutes premières galaxies qui ont existé, peut-être seulement 100 millions d’années après le Big Bang. . Une telle découverte nécessiterait une grande dose de chance, car elle s’appuierait sur une lentille gravitationnelle accidentelle pour mettre en évidence les galaxies primordiales.
Le papier Yan peut être trouvé ici; le papier Donnan ici; et le journal Finkelstein ici.
Suivez Keith Cooper sur Twitter @21stCenturySETI. Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom et plus loin Facebook.