Le télescope spatial Webb découvre la galaxie la plus faible du premier univers

Guido Roberts-Borsani/UCLA) ; images originales : NASA, ESA, CSA, Université de technologie de Swinburne, Université de Pittsburgh, STScI

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Le télescope spatial James Webb continue de faire ses preuves. Dans le cadre d'une autre découverte fascinante, l'observatoire spatial a identifié la galaxie la plus lointaine et la plus faible, appelée JD1, enregistrée à ce jour.

JD1 est vu ici tel qu'il était il y a 13,3 milliards d'années, lorsque l'univers n'avait que 4 % de son âge actuel. Son identification constitue donc une découverte notable pour comprendre l’évolution de l’univers dans ses premières années – après le Big Bang.

Des chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont découvert l’existence de cette galaxie la plus faible. "Avant la mise en service du télescope Webb, il y a à peine un an, nous ne pouvions même pas rêver de confirmer une galaxie aussi faible", a déclaré Tommaso Treu, le deuxième auteur de la nouvelle étude, dans un communiqué de presse.

Les scientifiques ont étudié les premières années de l’univers à l’aide de la lumière cosmique qui a voyagé pendant des millions d’années pour nous parvenir. Les premiers milliards d’années de l’univers, en particulier, ont suscité la curiosité des astronomes.

Tout a commencé en trombe ! On a longtemps supposé que l’univers était apparu après le Big Bang, il y a environ 13,8 milliards d’années. C’est longtemps après que l’univers a commencé à s’étendre et à se refroidir progressivement, permettant la formation d’atomes d’hydrogène.

Cependant, l’univers primitif a connu une période complètement sombre après le Big Bang, connue sous le nom d’âge des ténèbres cosmiques. Cette période de près d’un milliard d’années était dépourvue de sources lumineuses. Pendant ce temps, l’univers était enveloppé d’un « brouillard d’hydrogène neutre qui emprisonnait la lumière des premières étoiles et galaxies ». Et près d’un milliard d’années après le Big Bang, ce brouillard a mystérieusement commencé à se dissiper.

Cela a marqué l’époque de la réionisation, qui a conduit à la formation des premières étoiles et galaxies. Et l’un des objectifs cruciaux de l’astronomie a été de comprendre la première génération de galaxies, qui ont commencé à peupler cette époque des débuts de l’histoire de l’univers.

Grâce au pouvoir de Webb, les astronomes commencent tout juste à comprendre cette époque à la fois déroutante et fascinante.

« La plupart des galaxies découvertes jusqu’à présent avec JWST sont des galaxies brillantes qui sont rares et ne sont pas considérées comme particulièrement représentatives des jeunes galaxies qui peuplaient l’univers primitif. En tant que tels, bien qu'importants, ils ne sont pas considérés comme les principaux agents qui ont brûlé tout ce brouillard d'hydrogène », a déclaré Guido Roberts-Borsani, chercheur postdoctoral à l'UCLA et premier auteur de l'étude.

Roberts-Borsani a en outre expliqué : « Les galaxies ultra-faibles telles que JD1, en revanche, sont beaucoup plus nombreuses, c'est pourquoi nous pensons qu'elles sont plus représentatives des galaxies qui ont mené le processus de réionisation, permettant à la lumière ultraviolette de voyager sans entrave. l'espace et le temps."

Grâce à la haute sensibilité de Webb, l'équipe a pu localiser JD1. Il est situé derrière Abell 2744, un grand et brillant amas de galaxies proches.

Heureusement, Webb a pu voir cette galaxie sombre grâce à la lentille gravitationnelle. L'attraction gravitationnelle de cet amas de galaxies a fait apparaître JD1 plus grand et 13 fois plus brillant qu'il ne l'aurait été autrement.

« La combinaison du JWST et du pouvoir grossissant de la lentille gravitationnelle est une révolution. Nous réécrivons le livre sur la façon dont les galaxies se sont formées et ont évolué immédiatement après le Big Bang », a ajouté Treu.

NIRSpec, l'instrument spectrographe proche infrarouge de Webb, a été utilisé pour obtenir un spectre de lumière infrarouge de cette galaxie. Les données ont révélé de nombreux détails clés sur cette galaxie lointaine, tels que le nombre d'étoiles et la quantité de poussière et d'éléments lourds.

Les résultats ont été rapportés dans la revue Nature.

Résumé de l'étude :

Au cours du premier milliard d’années qui ont suivi le Big Bang, on pense que des sources de photons ultraviolets (UV) ont ionisé l’hydrogène intergalactique, rendant l’Univers transparent au rayonnement UV. Les galaxies plus brillantes que la luminosité caractéristique L* ne fournissent pas suffisamment de photons ionisants pour provoquer cette réionisation cosmique. On pense que les galaxies plus faibles dominent le bilan photonique ; cependant, ils sont entourés d’un gaz neutre qui empêche la fuite des photons Lyman-α, qui ont été jusqu’à présent le principal moyen de les identifier. JD1 a été précédemment identifié comme une galaxie à triple image avec un facteur de grossissement de 13 fourni par l'amas de premier plan Abell 2744 et un redshift photométrique de z ≈ 10. Nous rapportons ici la confirmation spectroscopique de cette très faible luminosité (≈0,05 L*). galaxie à z = 9,79, observée 480 Myr après le Big Bang, grâce à l'identification de la cassure de Lyman et du continuum rouge, ainsi que de multiples raies d'émission ≳4σ, avec le spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) et la caméra proche infrarouge (NIRCam). La combinaison du télescope spatial James Webb (JWST) et de la lentille gravitationnelle montre que cette galaxie ultra-faible (MUV = −17,35) – avec une luminosité typique des sources responsables de la réionisation cosmique – a une structure compacte (≈150 pc) et complexe. morphologie, faible masse stellaire (107,19 M⊙) et métallicité en phase gazeuse subsolaire (≈0,6 Z⊙).