JWST repère certaines des galaxies les plus lointaines jamais vues

Le télescope spatial James Webb a capturé deux des galaxies (objets orange-rouge) les plus éloignées jamais observées. La galaxie de droite est datée d'environ 350 millions d'années après le Big Bang, qui s'est produit il y a 13,8 milliards d'années. Crédit : Science : NASA, ESA, CSA, Tommaso Treu (UCLA) ; Traitement d'images : Zolt G. Levay (STScI)

L'observatoire Premier offre un aperçu de l'Univers primitif.

À l'aide du nouveau télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont repéré deux principaux prétendants à ce qui pourrait être la galaxie la plus éloignée jamais vue. Les deux ont fait surface dans la mêlée des résultats préliminaires qui ont été publiés en ligne sous forme de préimpressions dans les semaines qui ont suivi le début des opérations scientifiques du télescope en juillet. Après avoir fait l'objet d'un examen approfondi, y compris une réévaluation en raison de l'étalonnage mis à jour du télescope, les résultats font maintenant partie des premières découvertes du JWST sur l'Univers primitif à être publiées dans des rapports évalués par des pairs 

Les chercheurs doivent encore confirmer les distances de ces galaxies en analysant les propriétés spectrales de la lumière qu'elles émettent. Mais si les premières estimations sont correctes, la lumière de ces objets a parcouru de si grandes distances qu'ils apparaissent tels qu'ils étaient juste 350 à 450 millions d'années après le Big Bang. Avec d'autres découvertes du JWST, ces observations indiquent que les galaxies se sont formées et ont évolué plus tôt dans l'histoire de l'Univers que les astronomes n'avaient pu sonder jusqu'à présent.

"Cela a été un peu surprenant qu'il y en ait autant qui se soient formés si tôt", déclare Jeyhan Kartaltepe, astronome au Rochester Institute of Technology de New York. Et cela remet en question les notions sur la façon dont les galaxies se sont formées au début de l'Univers, dit-elle.

Comme beaucoup de galaxies lointaines repérées par le télescope, les deux prétendants à la plus éloignée semblent petits et brillants, ce qui suggère qu'il s'agit d'objets compacts en forme de disque plutôt que d'être diffus et épars. Leur ordre et leur luminosité suggèrent que les premières galaxies avaient déjà développé des structures bien organisées à partir de nombreuses étoiles, plutôt que d'être déformées et faibles comme l'avaient indiqué des études antérieures avec le télescope spatial Hubble.

"C'est incroyable - nous voyons des galaxies aussi lumineuses à des époques précoces", a déclaré Garth Illingworth, auteur de l'un des nouveaux rapports et astronome à l'Université de Californie à Santa Cruz, lors d'un point de presse le 17 novembre.

Une course au record

JWST, un observatoire de 10 milliards de dollars américains, étudie l'Univers dans les longueurs d'onde infrarouges. L'une de ses spécialités est de pouvoir détecter la lumière des galaxies lointaines qui a été étirée à des longueurs d'onde plus rouges par l'expansion de l'Univers. Les astronomes utilisent une mesure connue sous le nom de décalage vers le rouge pour décrire exactement à quelle distance se trouvent les galaxies, des décalages vers le rouge plus élevés indiquant des objets plus éloignés. L'un des candidats de galaxies lointaines maintenant publiés a un décalage vers le rouge de 10,4 ou 10,6, et le second candidat a un décalage vers le rouge de 12,2 ou 12,4. Ce dernier bat le record précédent : une galaxie avec un décalage vers le rouge d'environ 11, repérée par Hubble .

Les décalages vers le rouge finaux publiés sont légèrement inférieurs à ceux rapportés dans les prépublications précédentes. Comme de nombreux premiers résultats du JWST, les résultats ont fait l'objet de recalculs approfondis après que le Space Telescope Science Institute de Baltimore, Maryland, a publié des étalonnages de données mis à jour pour le télescope à partir de fin juillet.

De nombreux autres candidats de galaxies lointaines du JWST sont toujours en train de passer par le processus d'examen par les pairs. Certains pourraient surpasser le nouveau détenteur du record au redshift 12.4. Au moins un a déjà été confirmé par spectroscopie à redshift 9.76, dans une prépublication publiée le 27 octobre sur arXiv.org  . Cette prépublication est répertoriée comme ayant été soumise à Nature .

Pendant ce temps, les scientifiques étudient plus largement ce que le télescope révèle sur la formation des galaxies. Dans une prépublication publiée le 10 novembre  , une équipe comprenant Kartaltepe a analysé 26 galaxies observées par le télescope avec des décalages vers le rouge préliminaires de 9 à 16. Ce travail révèle également qu'il y a beaucoup plus de galaxies brillantes à ces distances que la théorie ne l'avait prédit. "Bien que le JWST n'en soit qu'à ses débuts", écrivent les auteurs, "les résultats [initiaux] fournissent un aperçu passionnant des secrets potentiels de l'univers primitif que nos observations peuvent révéler."

Références

1. Castellano, M. et al. Astrophyse. J. Lett. 938 , L15 (2022).

   Article Google Scholar 

2. Naidu, RP et al. Astrophyse. J. Lett. 940 , L14 (2022).

   Article Google Scholar 

3. Jiang, L. Nature Astron. 5 , 256-261 (2021).

   Article Google Scholar 

4. Roberts-Borsani, G. et al. Préimpression sur https://arxiv.org/abs/2210.15639 (2022).

5. Finkelstein, SL et al. Préimpression sur https://arxiv.org/abs/2211.05792 (2022).