Les astronomes découvrent maintenant des galaxies lointaines sans précédent par dizaines alors qu’ils passent au crible la mine de données désormais collectées par le télescope spatial James Webb (JWST ou Webb). Parmi elles se trouvent 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 considéraient comme étant environ 420 millions d’années après la Big Banglui donnant ce que les astronomes appellent un décalage vers le rouge du 11.6. (Le redshift décrit combien la lumière d’une galaxie a été étirée comme l’ul’univers s’étend. Plus le redshift est élevé, plus loin dans le temps nous voyons une galaxie.)
Une semaine seulement après le lancement du premières images scientifiques de JWST, les astronomes signalaient la détection de galaxies dans redshift 13, ce qui équivaut à environ 300 millions d’années après le Big Bang. Maintenant, une nouvelle vague de résultats scientifiques bat ce record, certains astronomes rapportant la détection de galaxies avec un décalage vers le rouge allant jusqu’à 20. Si c’est vrai, alors nous voyons ces galaxies telles qu’elles existaient quelque 200 millions d’années après le Big Bang.
Galerie: Premières photos du télescope spatial James Webb
C’est un gros si : à ce stade, aucune de ces valeurs de redshift n’est confirmée. Confirmer les distances de ces galaxies nécessitera une analyse spectroscopique, qui divise la lumière d’un objet en ce que les scientifiques appellent un spectre. Cette analyse viendra plus tard. Cependant, 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 gravitationnelle 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 à un décalage vers le rouge de 20. Si elles sont validées, ces galaxies seraient de loin les plus éloignées 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 la découverte de galaxies à décalage vers le rouge élevé dans des zones 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 zones de ciel différentes prises par la caméra infrarouge proche (NIRCam) de JWST. JWST spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) rejoint les 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, soit seulement 250 millions d’années après le Big Bang. L’équipe a également trouvé cinq autres galaxies avec un décalage vers le rouge supérieur à 12, qui dépassent toutes le record de décalage vers le rouge établi par le prédécesseur de JWST et maintenant collègue, le Le télescope spatial Hubble.
Pendant ce temps, en utilisant les mêmes observations du CEERS, une autre équipe dirigée par Steven Finkelstein de l’Université du Texas à Austin 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 trouvée appelée “Maisie’s Galaxy”. “. après la fille de Finkelstein. Les astronomes ont découvert que cette galaxie avait peut-être aussi été vue par le télescope spatial Hubble, mais non reconnue à l’époque. Si un examen plus approfondi des données archivées révèle la galaxie, alors la galaxie de Maisie doit produire une lumière ultraviolette très forte à partir d’une puissante explosion de formation d’étoiles pour que Hubble l’ait détectée.
En fait, toutes les galaxies candidates lointaines montrent des preuves d’une forte émission de lumière ultraviolette, suffisante pour éventuellement régler le débat sur ce qu’est l’hydrogène gazeux ionisé 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 de la galaxie” entre les décalages vers le rouge 8 et 15. Cette fonction est une moyenne de la quantité de lumière ultraviolette associée aux galaxies à une époque particulière. La valeur est fortement liée à la formation d’étoiles, car plus les jeunes étoiles chaudes qui se forment dans une galaxie, plus elle émet de lumière ultraviolette. L’équipe de Donnan a conclu que les étoiles de ces premières galaxies produisaient plus qu’assez de rayonnement ultraviolet pour ioniser l’univers.
La pléthore de galaxies à haut redshift découvertes peut être considérée comme des bébés cosmiques. Ces galaxies ne s’étendent que sur environ 1 000 années-lumière et ne contiennent que des dizaines de millions d’étoiles ; Les galaxies modernes peuvent héberger 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 encore identifié aucune des premières galaxies de l’univers, qui peuvent être trouvées à un décalage vers le rouge de 25 ou plus. Pourtant, les nouvelles détections représentent des générations de galaxies qu’ils ont suivies de près et que les scientifiques voient dans les premiers stades de développement.
La quantité de lumière ultraviolette (décalée vers le rouge dans les longueurs d’onde plus longues de l’infrarouge, la rendant visible pour JWST), associée à l’abondance de galaxies à décalage vers le rouge élevé qu’elle trouve si tôt dans sa mission, suggère que les Galaxies étaient abondantes dans l’histoire la plus ancienne de l’univers. Contrairement à certaines attentes, le taux de formation d’étoiles pourrait progressivement diminuer au fur et à mesure que nous remontons dans le temps, plutôt qu’une forte baisse au-delà du redshift 11.
“La spectroscopie de suivi doit être validée [these redshifts], [it means that] notre univers était déjà illuminé de 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 dans le temps et s’il suffira de découvrir les premières galaxies à exister, 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 fortuite pour révéler les galaxies primordiales.
Le papier Yan peut être trouvé ici; le rôle de donnan ici; et le rôle de Finkelstein ici.
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