The unexpected science you missed from James Webb's first images

The unexpected science you missed from James Webb’s first images

Les 11 et 12 juillet 2022, l’humanité a fait un pas vers le futur.

Cette image composite presque parfaitement alignée montre la première vue en champ profond de JWST du cœur du cluster SMACS 0723 et la contraste avec la vue précédente de Hubble. L’examen des détails d’image qui sont absents des données de Hubble mais présents dans les données du JWST nous montre à quel point le potentiel de découverte attend les scientifiques du JWST.

(Crédit : NASA, ESA, CSA et STScI ; NASA/ESA/Hubble (STScI) ; composition par E. Siegel)

Le télescope spatial James Webb (JWST) a publié ses premières images scientifiques, révélant l’Univers sous un jour sans précédent.

jwst champ profond

Cette vue améliorée de la première image du cosmos en champ profond de JWST surexpose les galaxies les plus brillantes et le centre de l’amas pour mieux faire ressortir les détails des galaxies les plus faibles, les plus rouges et les plus éloignées. Cette première vue en champ profond n’a pris qu’une demi-journée à acquérir avec JWST. Avec plus de 20 ans de données à venir, nous ne pouvons qu’imaginer ce qui sera révélé.

(Crédit : NASA, ESA, CSA et STScI ; traité par E. Siegel)

La première image était une vue en champ profond de l’amas de galaxies SMACS 0723, dont la gravité grossit les objets d’arrière-plan.

Plusieurs objets extrêmement différents ont été révélés dans l’image JWST de SMACS 0723, et la puissance de la spectroscopie nous a permis de déterminer précisément à quelle distance ils se trouvent et à quel point leur lumière est étirée par l’expansion de l’Univers. Il s’agit d’une puissante démonstration des capacités de JWST, ainsi que d’une illustration des capacités de la lentille gravitationnelle.

(Crédit : NASA, ESA, ASC et STScI)

Présentant des objets de toute l’histoire cosmique, il prévisualise des vues encore plus profondes et plus larges.

james webb hubble

Une partie du Hubble eXtreme Deep Field qui a été imagée pendant 23 jours au total, contrairement à la vue simulée attendue par James Webb dans l’infrarouge. Avec des mosaïques de grande surface comme COSMOS-Web et PANORAMIC, cette dernière tirant parti de l’observation parallèle pure, nous devrions bientôt non seulement battre le record cosmique de la galaxie la plus lointaine, mais aussi découvrir ce que furent les premiers objets lumineux dans le Univers semblait-il.

(Crédit : NASA/ESA et équipe Hubble/HUDF ; collaboration JADES pour la simulation NIRCam)

Mais trois autres cibles d’imagerie ont également été observées, révélant également des galaxies inattendues et inédites.

Cette image à trois panneaux montre la vue des “falaises cosmiques” de la nébuleuse Carina vue par Hubble (en haut), l’instrument NIRCam de JWST (au milieu) et l’instrument MIRI de JWST (en bas). Avec sa première publication scientifique, cette nouvelle ère de l’astronomie est vraiment arrivée.

(Crédit : NASA, ESA, CSA et STScI ; NASA, ESA et The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

La nébuleuse de la Carène, située dans la Voie lactée, est une région poussiéreuse riche en gaz et en étoiles.

Bien qu’elles soient difficiles à identifier à l’œil nu, de nombreuses galaxies peuvent être aperçues depuis les nuages ​​des falaises cosmiques de la nébuleuse de la Carène. Beaucoup d’entre eux ont été encerclés manuellement ici dans l’image recadrée de l’instrument NIRCam de JWST.

(Crédits : NASA, ESA, CSA et STScI, traités par E. Siegel)

Mais de nombreuses galaxies apparaissent à travers la matière obscurcissante.

Sur le côté moins poussiéreux des falaises cosmiques de la nébuleuse de la Carène, plusieurs objets étendus et faibles peuvent être identifiés parmi les étoiles brillantes qui peuplent la majeure partie de cette région de l’espace. Même dans le plan galactique, où les densités stellaires sont plus élevées et la matière neutre abondante, les galaxies de fond sont nombreuses et apparaîtront probablement dans pratiquement toutes les images JWST à venir.

(Crédits : NASA, ESA, CSA et STScI, traités par E. Siegel)

Même dans cette région dense de notre galaxie, des aperçus de l’Univers au-delà peuvent être entrevus.

Superposée aux données (plus anciennes) de Hubble, l’image JWST NIRCam de la nébuleuse de l’anneau sud est clairement supérieure à bien des égards : résolution, détails révélés, étendue du gaz extérieur, etc. C’est vraiment une révélation spectaculaire de la façon dont des étoiles comme le soleil finissent leur vie.

(Crédit : NASA, ESA, ASC et STScI)

La nébuleuse de l’anneau sud, une étoile mourante semblable au Soleil dans notre propre galaxie, révèle également des sources d’arrière-plan.

Même là où les restes d’une étoile mourante dans notre propre galaxie sont les plus lumineux et les plus riches en fonctionnalités, de nombreuses galaxies d’arrière-plan peuvent être identifiées, regardant à travers la poussière qui bloque la lumière aux longueurs d’onde infrarouges.

(Crédits : NASA, ESA, CSA et STScI, traités par E. Siegel)

Certaines galaxies regardent à travers les faibles vrilles de la nébuleuse.

En dehors de la structure nébuleuse de la nébuleuse de l’anneau sud, l’imageur NIRCam de JWST expose l’abîme de l’espace vide. Un grand nombre de galaxies et de galaxies candidates peuvent être identifiées, même à la main. Beaucoup de ces objets n’ont jamais été vus auparavant, démontrant la puissance de JWST pour révéler l’Univers jusqu’alors inconnu, même lorsque ce n’était pas l’objectif scientifique de la campagne d’imagerie.

(Crédits : NASA, ESA, CSA et STScI, traités par E. Siegel)

D’autres occupent richement l’espace le long de sa périphérie.

Cette partie non annotée de la vue de l’instrument NIRCam de JWST de la nébuleuse de l’anneau sud révèle les bords de la nébuleuse, une série d’étoiles à plusieurs pointes et un grand nombre d’objets étendus qui peuvent être identifiés comme des galaxies d’arrière-plan. Dans chaque région de l’espace imagée par NIRCam, des galaxies attendent.

(Crédits : NASA, ESA, ASC et STScI)

Dans toutes les directions et tous les endroits, il y a quelque chose de spectaculaire à afficher.

Ce contraste entre la vision de Hubble du quintette de Stephan et la vision NIRCam de JWST révèle un certain nombre de caractéristiques qui sont à peine apparentes ou pas du tout évidentes avec un ensemble plus court de longueurs d’onde plus restrictives. Les différences entre les images mettent en évidence les caractéristiques que JWST peut révéler que Hubble manque. Malgré la beauté et la crainte de cette image, il n’existe aucun système planétaire connu, dans notre propre galaxie ou dans une autre, où les humains puissent survivre comme nous le faisons sur Terre.

(Crédit : NASA, ESA et équipe ERO SM4 de Hubble ; NASA, ESA, CSA et STScI)

Mais l’image du quintette de Stephan de JWST était la plus éclairante.

En dehors des cinq galaxies membres principales qui composent le Quintette de Stephan, la vue JWST NIRCam expose des milliers de galaxies supplémentaires qui existent en arrière-plan, dont des centaines peuvent être vues ici et dont beaucoup n’ont jamais été identifiées auparavant par aucun autre instrument ou observatoire .

(Crédit : NASA, ESA, ASC et STScI)

Galaxies de toutes les couleurs,

Les couleurs et les formes des galaxies révélées ici par le NIRCam de JWST sont déterminées non seulement par la couleur et la forme intrinsèques des galaxies et des étoiles qu’elles contiennent, mais également par le redshift et la distorsion cosmologique cumulés imprimés par toutes les masses au premier plan. La résolution de ces galaxies d’arrière-plan est sans précédent.

(Crédit : NASA, ESA, ASC et STScI)

formes,

Cette région extrêmement riche de l’espace a été capturée lors de la visualisation du Quintette de Stephan avec l’instrument NIRCam de JWST. Beaucoup de ces galaxies sont regroupées dans l’espace réel, tandis que d’autres sont simplement des alignements aléatoires le long de la même ligne de visée. Une analyse groupée de régions comme celle-ci, dont beaucoup seront révélées en détail par le JWST, peut fournir beaucoup de données scientifiques supplémentaires en plus de ce qui était prévu.

(Crédit : NASA, ESA, ASC et STScI)

et les modèles de cluster,

Et tout comme il existe de nombreuses régions imagées de l’espace qui sont trop denses en termes de nombre de galaxies et de masse totale dans cette région, il existe également de rares régions de vide. JWST peut tous les révéler, où que vous pointiez vos yeux infrarouges.

(Crédit : NASA, ESA, ASC et STScI)

peut être vu partout.

Située à la périphérie des régions de formation d’étoiles causées par l’interaction de plusieurs membres de galaxies au sein du Quintette de Stephan, cette région révèle de nombreux détails sur la formation d’étoiles à proximité dans ces galaxies, tout en révélant également les galaxies d’arrière-plan. Le dicton “Le bruit d’un astronome est l’information d’un autre astronome” est affiché ici, car les astronomes extragalactiques et stellaires de toutes sortes peuvent s’amuser avec ce qui a été révélé dans cette région de l’espace.

(Crédit : NASA, ESA, ASC et STScI)

Pendant longtemps, nous avons dit : “Le bruit d’un astronome est l’information d’un autre astronome.”

La vue MIRI du Quintette de Stephan montre des caractéristiques qui ne peuvent être vues à aucune autre longueur d’onde. Sa galaxie mère, NGC 7319, abrite un trou noir supermassif de 24 millions de fois la masse du Soleil, qui accumule activement de la matière et émet une énergie lumineuse équivalente à 40 milliards de Soleils. MIRI voit à travers la poussière entourant ce trou noir pour révéler le noyau galactique actif étonnamment brillant. Il est si brillant, aux yeux de MIRI, qu’il a même le motif “pic” caractéristique de JWST.

(Crédit : NASA, ESA, ASC et STScI)

Pour les scientifiques qui étudient les galaxies, chaque image JWST à venir recèle un trésor potentiel.

pics de james webb

La première image en phase fine publiée par le télescope spatial James Webb de la NASA montre une seule image d’une étoile, avec six pics de diffraction proéminents (et deux moins proéminents), avec des étoiles de fond et des galaxies révélées derrière elle. Les galaxies d’arrière-plan ont été une surprise pour les astronomes ; JWST image l’Univers avec environ deux fois la précision de débit pour laquelle il a été spécifié par conception. Même des images comme celle-ci, qui n’ont pas été conçues à l’origine à des fins scientifiques, peuvent s’avérer utiles aux astronomes qui étudient l’Univers en tant que source de données unique et inattendue.

(Crédit : NASA/STScI)

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