Le télescope spatial James Webb (JWST) a posé les yeux sur les plus anciennes galaxies jamais observées.
Les astronomes sont maintenant convaincus que la lumière de ces galaxies Il s’est rendu sur Terre il y a plus de 13,4 milliards d’années, selon deux nouvelles études. Les résultats montrent que ces galaxies sont habitées Univers Alors qu’elle avait moins de 350 millions d’années, elle indique l’émergence rapide des premières générations de galaxies.
« Il était très important de prouver que ces galaxies vivaient effectivement dans l’univers primitif. Il est très possible que des galaxies encore plus proches se soient déguisées en galaxies très éloignées », a déclaré Emma Curtis Lake, co-auteur de l’une des nouvelles études et astronome à l’Université du Hertfordshire en Angleterre, a déclaré dans un article. déclaration (Ouvre dans un nouvel onglet).
« En voyant le spectre se dérouler comme nous l’avions espéré, confirmant que ces galaxies sont à la limite de notre champ de vision, et certaines sont plus éloignées que Hubble je peux voir! « C’est une réalisation très excitante de la mission », a déclaré Curtis Lake.
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La découverte souligne la capacité du JWST à accomplir l’une de ses tâches les plus importantes – étudier l’univers primitif à travers la lumière qui voyageait depuis si longtemps que l’expansion de l’univers a étendu sa longueur d’onde. Cette expansion de la lumière s’appelle redshift; Plus la lumière voyage longtemps, plus l’univers s’étend vers l’extrémité rouge du spectre électromagnétique. Cela signifie que le décalage vers le rouge peut être utilisé comme mesure de distance, et que les premières galaxies devaient avoir une lumière qui affichait un décalage vers le rouge extrême, leur lumière s’étendant dans la gamme infrarouge, la spécialité du JWST.
À ce jour, l’observatoire de 10 milliards de dollars a identifié plusieurs galaxies candidates avec un redshift extrêmement élevé, mais ces observations doivent être confirmées par spectroscopie.
La spectroscopie peut être utilisée pour faire la distinction entre les premières galaxies et les galaxies plus proches et plus récentes qui peuvent partager des caractéristiques similaires, car la spectroscopie peut identifier les empreintes digitales distinctives de certains éléments. Les premières galaxies se composaient principalement d’hydrogène et d’hélium, et manquaient d’éléments plus lourds tels que l’oxygène, l’azote et le carbone. C’est parce qu’ils ne sont pas encore enrichis des éléments lourds qui l’ont formé étoiles par fusion nucléaire, puis dispersées au fur et à mesure que ces étoiles meurent et s’en vont Supernova.
L’analyse par les chercheurs des données recueillies par la caméra JWST dans le proche infrarouge (NIRCam) et le spectroradiomètre dans le proche infrarouge (NIRSpec) leur a permis de déterminer que les quatre galaxies désignées JADES-GS-z10–0, JADES-GS-z11–0, ont JADES-GS-z12–0 et JADES-GS-z13–0 ont des redshifts vraiment intenses, de 10,3 à 13,2. (JADES, soit dit en passant, signifie « JWST Advanced Deep Extragalactic Survey ».)
Ils sont arrivés à cette conclusion parce que les spectres de ces galaxies n’ont pas la signature claire d’éléments lourds tels que le carbone, ce qui signifie que le JWST les voit telles qu’elles étaient lorsque l’univers n’avait que 300 à 500 millions d’années. (L’univers a actuellement environ 13,8 milliards d’années.)
« Pour la première fois, nous avons détecté des galaxies à peine 350 millions d’années après le Big Bang, et nous pouvons être assez confiants quant à leurs distances remarquables », a déclaré Brant Robertson, co-auteur et membre de l’équipe scientifique de NIRCam, dans le communiqué. « Trouver ces premières galaxies dans des images d’une beauté aussi époustouflante est une expérience particulière. »
Les observations proviennent de la première série d’observations JADES, qui visaient une petite région du ciel connue sous le nom de champ ultra profond qui a été étudiée pendant près de deux décennies par le télescope spatial Hubble. Cette portion de ciel contient environ 100 000 galaxies, dont chacune a été découverte à un moment donné de son histoire, peut-être des milliards d’années dans le passé.
Les chercheurs ont utilisé plus de 10 jours de temps de mission JWST pour étudier le champ ultra-profond avec NIRCam, en l’observant dans neuf couleurs différentes d’infrarouge. Cela a été suivi de 28 heures de collecte de données menées par l’instrument NIRspec sur une période de trois jours. Par conséquent, JWST a fourni des images exceptionnellement sensibles et nettes de la région, et a également fourni aux astronomes les données dont ils ont besoin pour obtenir une mesure précise du décalage vers le rouge de chaque galaxie et révéler les propriétés du gaz et des étoiles à l’intérieur de chacune.
« Ces résultats sont l’aboutissement de la raison pour laquelle l’équipe NIRCam et NIRSpec se sont réunis pour mettre en œuvre ce programme de surveillance », a déclaré Marcia Rieke, chercheuse principale de NIRCam de l’Université de l’Arizona.
Les deux articles ont été publiés aujourd’hui (4 avril) dans Revue Nature (Ouvre dans un nouvel onglet). Les chercheurs ont annoncé les résultats pour la première fois en décembre 2022, lorsqu’ils les ont présentés lors d’une conférence.
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