Les astronomes ont confirmé que les quatre galaxies anciennes découvertes par le télescope spatial James Webb au cours de ses premiers mois de fonctionnement sont les plus anciennes galaxies jamais vues par les scientifiques et presque aussi vieilles que l’univers lui-même.
Les galaxies faisaient partie des centaines d’amas d’étoiles prometteurs découverts dans les images de la caméra infrarouge proche (NIRCam) à bord du télescope spatial James Webb (Webb ou JWST). Mais les scientifiques ont pu confirmer que ces objets anciens étaient bien aussi vieux qu’ils le semblaient après les avoir examinés en détail avec un spectrographe proche infrarouge, qui a révélé leur composition chimique et déterminé à quelle vitesse ces galaxies s’éloignaient de Webb.
Les astronomes savent maintenant que la lumière de quatre galaxies a mis plus de 13,4 milliards d’années pour atteindre Webb. Plus précisément, le télescope voit les galaxies telles qu’elles étaient à peine 350 millions d’années après le Big Bang, alors que l’univers n’avait que 2 % de son âge actuel, bien que les galaxies auraient dû commencer à se former encore plus tôt.
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Observer de si jeunes familles d’étoiles est exactement ce pour quoi Webb a été créé, et les scientifiques sont ravis qu’il commence à produire des résultats aussi excitants si tôt dans ses travaux.
« Thèse [galaxies] dépassent de loin ce que nous aurions pu imaginer avant la découverte du JWST », a déclaré Brant Robertson, astrophysicien à l’Université de Californie à Santa Cruz et l’un des chercheurs impliqués dans les observations, dans un communiqué. « Grâce à JWST, pour la première fois, nous pouvons maintenant trouver des galaxies aussi éloignées et ensuite confirmer par spectroscopie qu’elles sont vraiment si loin. »
Pour confirmer que les galaxies sont en effet aussi vieilles qu’elles le paraissent, les astronomes devaient obtenir des estimations précises du soi-disant décalage vers le rouge à partir des données NIRSpec. Le décalage vers le rouge rend les objets qui s’éloignent de nous plus rouges en raison de l’expansion de l’univers, qui étire la lumière émise par les étoiles et les galaxies lointaines dans des longueurs d’onde plus longues et plus rouges du spectre lumineux.
Le décalage vers le rouge de la galaxie la plus éloignée détectée par Webb était de 13,2, ce qui correspond à un âge d’environ 13,5 milliards d’années – le plus élevé jamais mesuré pour une galaxie.
« Au redshift 13, l’univers n’a qu’environ 325 millions d’années », a déclaré Robertson.
Les observations ont été faites par le JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), qui utilise NIRCam et NIRSpec pour étudier l’univers primitif d’une manière qui n’était pas possible auparavant.
Les spectres du télescope spatial James Webb de quatre galaxies particulièrement éloignées. (Crédit image : NASA, ESA, CSA et STScI, M. Zamani (ESA/Webb), L. Hoostak (STScI). Science : B. Robertson (UCSC), S. Tacchella (Cambridge), E. Curtis-Lake. (Hertfordshire), S. Carniani (Scuola Normale Superiore) et JADES Collaboration)
Collaboration internationale de plus de 80 astronomes, JADES n’en est qu’au début de son voyage. Les astronomes veulent alors regarder des étoiles individuelles dans ces galaxies, dont certaines sont peut-être nées 100 millions d’années plus tôt que Webb ne les a vues.
« Avec ces mesures, nous pouvons apprendre la luminosité intrinsèque des galaxies et découvrir combien d’étoiles elles ont », a déclaré Robertson. « Maintenant, nous pouvons commencer à vraiment comprendre comment les galaxies se rejoignent au fil du temps. »
Les observations sont conformes aux attentes des astronomes basées sur les modèles existants de formation de galaxies, a ajouté Robertson.
Dans les observations de NIRCam, l’équipe a également identifié des galaxies qui semblent être encore plus anciennes que celles actuellement confirmées, mais leur âge n’a pas encore été confirmé par les mesures spectroscopiques plus précises de NIRSpec.
Les nouveaux résultats seront présentés lundi 12 décembre lors de la conférence du Space Telescope Science Institute à Baltimore.
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