Modèle amélioré pour la distribution de masse de l’amas de galaxies SMACS J0723.3−7327 basé sur l’image du télescope Webb

Cette image JWST montre l’amas de galaxies SMACS J0723.3−7327 avec un grand nombre de galaxies d’arrière-plan lentilles. La barre blanche en bas correspond à 50 secondes d’arc, soit environ la taille maximale de Jupiter observée depuis la Terre. Crédit : NASA, ESA, ASC et STScI

En utilisant la première image scientifique publiée ce mois-ci par le télescope spatial James Webb (JWST), une équipe internationale de scientifiques avec des contributions majeures de l’Université technique de Munich (TUM) a construit un modèle amélioré pour la distribution de masse de l’amas de galaxies SMACS J0723. 3−7327. L’amas de galaxies de premier plan agit comme une soi-disant lentille gravitationnelle, produisant de multiples images de galaxies d’arrière-plan et grossissant ces images. Une famille de ces images multiples appartient à une galaxie, que le modèle prédit être à une distance d’environ 13 Gyrs, c’est-à-dire dont la lumière a parcouru environ 13 milliards d’années avant d’atteindre le télescope.

La première image scientifique publiée par le télescope spatial James Webb (JWST) était celle d’une lentille gravitationnelle, en particulier l’amas de galaxies SMACS J0723.3−7327. Les lentilles gravitationnelles, en particulier les amas de galaxies, amplifient la lumière des galaxies d’arrière-plan et en produisent de multiples images. Avant JWST, 19 images multiples provenant de six sources d’arrière-plan étaient connues dans SMACS J0723.3−7327. Les données JWST ont maintenant révélé 27 images multiples supplémentaires provenant de dix sources supplémentaires avec des objectifs.

“Dans cette première étape vers la voie ouverte par JWST, nous avons utilisé les données récentes de ce tout nouveau télescope pour modéliser l’effet de lentille de SMACS0723 avec une grande précision”, a déclaré Gabriel Bartosch Caminha, chercheur postdoctoral au TUM, l’Institut Max Planck d’astrophysique. (MPA) et le Centre allemand de lentilles cosmologiques (GCCL). Le partenariat a d’abord utilisé les données du télescope spatial Hubble (HST) et de l’explorateur spectroscopique multi-unités (MUSE) pour construire un modèle de lentille “pré-JWST”, puis l’a affiné avec l’imagerie proche infrarouge JWST nouvellement disponible. “L’imagerie JWST est absolument incroyable et magnifique, montrant beaucoup plus de sources d’arrière-plan avec plusieurs lentilles, ce qui nous a permis d’affiner considérablement notre modèle de masse de lentille”, ajoute-t-il.

Le télescope James Webb révèle des galaxies très lointaines

Dans cette image, les différents systèmes d’arrière-plan multi-lentilles sont numérotés, les couleurs cyan indiquant les systèmes d’images multiples déjà connus et les couleurs vertes indiquant les nouvelles sources multi-lentilles. Les encarts montrent des images agrandies d’une galaxie très lointaine avec une sous-structure indiquée par les flèches vertes. Crédit : NASA, ESA, CSA et STSCI (annotations par MPA)

L’un des modèles les plus précis disponibles

Beaucoup de ces nouvelles sources à lentilles n’ont pas encore d’estimations de distance, et les scientifiques ont utilisé leur modèle de masse pour prédire à quelle distance ces galaxies à lentilles sont les plus susceptibles de se trouver. L’un d’eux était probablement à la distance étonnante de 13 Gyrs (décalage vers le rouge > 7,5), c’est-à-dire que sa lumière a été émise pendant les premiers stades de l’univers. Cette galaxie a été photographiée avec plusieurs lentilles en trois images, et sa luminosité est augmentée d’un facteur de -20 au total.

Pour étudier ces objets primordiaux, cependant, il est fondamental de décrire avec précision l’effet de lentille de l’amas de galaxies de premier plan. “Notre modèle de masse précis constitue la base de l’exploration des données JWST”, souligne Sherry Suyu, professeur de cosmologie observationnelle à TUM, responsable du groupe de recherche Max Planck au MPA et chercheur invité à l’Institut d’astronomie et d’astrophysique Academia Sinica. “Les images spectaculaires du JWST montrent une grande variété de systèmes stellaires avec de fortes lentilles, qui peuvent être étudiés en détail grâce à notre modèle précis.”

Le nouveau modèle de distribution de masse des grappes de premier plan est capable de reproduire les positions de toutes les images multiples avec une grande précision, ce qui en fait l’un des modèles les plus précis disponibles. Pour d’autres études de ces sources, les modèles de lentilles, y compris les cartes de grossissement et les décalages vers le rouge (c’est-à-dire les distances) estimés à partir du modèle, seront rendus publics. “Nous sommes très excités à ce sujet”, a ajouté Suyu. “Nous attendons avec impatience les futures observations JWST d’autres amas de galaxies à lentille forte. Celles-ci nous permettront non seulement de mieux affiner la distribution de masse des amas de galaxies, mais aussi d’étudier les galaxies à décalage vers le rouge élevé. ”


Comment le télescope spatial James Webb nous montre les premières galaxies de l’univers


Plus d’information:
GB Caminha et al, Premières observations JWST d’une lentille gravitationnelle : modèle de masse de nouvelles observations multi-images dans le proche infrarouge de SMACS ~ J0723.3−7327. arXiv:2207.07567v1 [astro-ph.GA]arxiv.org/abs/2207.07567

Fourni par l’Université technique de Munich

Devis: Modèle amélioré pour la distribution de masse de l’amas de galaxies SMACS J0723.3−7327 basé sur l’image du télescope Webb (2022, 28 juillet) récupérée le 29 juillet 2022 sur https://phys.org/news/2022-07-mass-galaxy -cluster-smacs-j072337327.html

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