Le 12 juillet, le monde entier attendait avec impatience la première image du télescope spatial James Webb (JWST), qui n’a pas manqué d’étonner tout le monde. Plus de deux mois plus tard, cette image en champ profond révèle un nouveau trésor de l’univers primordial qui n’a jusqu’à présent pas été détecté. Les astronomes ont identifié les amas globulaires les plus éloignés jamais découverts, des reliques qui contiennent les premières et les plus anciennes étoiles de l’univers.
Bien que cela fasse l’objet de recherches très actives depuis des décennies, les scientifiques ne savent pas quand et comment se forment les amas globulaires. Ce sont des amas stables et fortement gravitationnels de dizaines de milliers à des millions d’étoiles. Ils sont associés à tous les types de galaxies.
Vous devez savoir qu’il existe environ 150 amas globulaires connus dans notre galaxie de la Voie lactée. La plupart d’entre eux sont estimés à 10 milliards d’années. Les amas se sont probablement formés très tôt, avant que la galaxie n’évolue en un disque en spirale.
À l’aide du télescope spatial James Webb (JWST), des chercheurs du NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) du Canada ont récemment identifié les amas globulaires les plus éloignés jamais découverts dans la première image en champ profond de Webb. Univers. Leur analyse est publiée dans The Astrophysical Journal Letters.
Les amas globulaires sont passés inaperçus
Il faut savoir qu’en tant que co-auteur de l’étude, le professeur agrégé Adam Muzzin de la Faculté des sciences de l’Université de York, explique dans un communiqué de presse : « Les amas globulaires sont assez mystérieux. Ils orbitent autour de la Voie lactée et d’autres galaxies, mais nous n’avons aucune idée d’où ils viennent.
C’est pourquoi, dans cette image détaillée en champ profond de Webb, les chercheurs se sont concentrés sur ce qu’ils ont appelé la « Galaxy Sparkler », à neuf milliards d’années-lumière, pour comprendre ce qui se passe autour d’elle. Cette galaxie tire son nom des objets compacts qui apparaissent comme de petits points jaune-rouge qui l’entourent, appelés « étincelles » par les chercheurs.
Dans la première image en champ profond de James Webb, la flèche pointe vers la galaxie avec les plus anciennes étoiles connues. © NASA, ESA, ASC, STScI (modifié par Laurie Henry pour Trust My Science)
L’équipe a émis l’hypothèse que ces étincelles pourraient être soit de jeunes amas d’étoiles en formation active – nés trois milliards d’années après le Big Bang au plus fort de la formation d’étoiles – soit d’anciens amas globulaires témoins des premières phases de formation et de croissance des galaxies. et l’univers.
Jusqu’à présent, les astronomes n’ont pas pu voir les objets compacts environnants dans la galaxie Sparkler à l’aide du télescope spatial Hubble (HST). La situation a changé avec la résolution et la sensibilité accrues du JWST, qui a pour la première fois détecté de minuscules points entourant la galaxie.
De plus, la galaxie Sparkler est spéciale car elle grossit 100 fois en raison d’un effet appelé lentille gravitationnelle. En particulier, l’amas de galaxies SMACS 0723 au premier plan déforme ce qui est derrière. Un peu comme une loupe géante, il fait dévier la lumière. Sans oublier que la lentille gravitationnelle produit trois images distinctes de Sparkler, permettant aux astronomes d’étudier la galaxie plus en détail, puisque ces multiples images sont parfaitement corrélées à tous points de vue.
Principe de la lentille gravitationnelle : L’amas de galaxies SMACS 0723 dévie les rayons lumineux et fait apparaître deux images supplémentaires (points rouges) de la galaxie Sparkler. © Maula, Ayer et al. 2022
À partir de leur analyse initiale de 12 de ces objets compacts, les chercheurs ont déterminé que cinq d’entre eux ne sont pas seulement des amas globulaires, mais sont parmi les plus anciens connus. Kartijk G. Ayer du Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics de l’Université de Toronto et co-auteur de l’étude explique dans un communiqué de presse : « Parce que nous avons pu observer des étincelles sur une gamme de longueurs d’onde, nous sommes capables de modéliser et mieux comprendre leurs propriétés physiques, telles que leur âge et le nombre d’étoiles qu’elles contiennent. Nous espérons que le fait de savoir que des amas globulaires peuvent être observés à de si grandes distances à l’aide du JWST stimulera la science et la recherche de tels objets.
De plus, l’instrument NIRISS de Webb (instrument d’imagerie proche infrarouge et spectrographe sans fente) a confirmé que les objets sont d’anciens amas globulaires qui ne produisent plus d’étoiles (un état appelé accalmie). En effet, les chercheurs n’ont observé aucune raie d’émission d’oxygène caractéristique des jeunes amas activement impliqués dans la formation des étoiles. NIRISS a également aidé à démêler la géométrie des trois images de Sparkler et de ses amas globulaires.
Le Sparkler Galaxy dans l’environnement immédiat et trois vues rapprochées. © Maula, Ayer et al. 2022
En effet, comme l’explique Marcin Sawicki, chercheur canadien en astronomie, professeur à l’Université St. Mary’s et co-auteur de l’étude : « En voyant que plusieurs amas globulaires Sparkler sont représentés trois fois, il devient clair qu’ils orbitent autour de la galaxie Sparkler, et il ne s’est pas juste trouvé devant lui par hasard.
À la recherche des premières étoiles et de l’origine de l’univers
Comme mentionné précédemment, la Voie lactée compte environ 150 amas globulaires. Les astronomes savent que les amas globulaires peuvent être très anciens, mais déterminer leur âge est extrêmement difficile. L’utilisation d’amas globulaires très éloignés pour dater les premières étoiles dans des galaxies lointaines n’a jamais été utilisée auparavant et n’est possible qu’avec JWST.
Maula explique : « Parce que la galaxie Sparkler est beaucoup plus éloignée que notre propre galaxie de la Voie lactée, il est plus facile de déterminer l’âge de ses amas globulaires. Nous observons Sparkler telle qu’elle était il y a neuf milliards d’années, alors que l’univers n’avait que quatre milliards et demi d’années, observant quelque chose qui s’est passé il y a longtemps. Pensez-y comme deviner l’âge d’une personne par son apparence – il est facile de distinguer un homme de 5 ans d’un homme de 10 ans, mais il est difficile de distinguer un homme de 50 ans d’un homme de 55 ans. ”
Ici, les chercheurs ont combiné les données de la nouvelle caméra proche infrarouge (NIRCam) de JWST avec les données d’archives de HST. NIRCam détecte les objets faibles en utilisant des longueurs d’onde plus longues et plus rouges pour regarder au-delà de ce qui est visible à l’œil humain et même HST (Hubble). Le grossissement dû à la lentille gravitationnelle de l’amas de galaxies et la haute résolution du JWST ont permis d’observer des objets compacts.
Chris Willott, chef d’équipe CANUCS au Centre de recherche Herzberg pour l’astronomie et l’astrophysique du Conseil national de recherches, a déclaré: « Notre étude Sparkler met en évidence l’énorme pouvoir de combiner les capacités uniques de JWST avec le grossissement naturel offert par une lentille gravitationnelle. »
C’est pourquoi les scientifiques pensent que l’âge des amas suggère qu’ils se sont formés à peu près au moment où l’univers auparavant sombre et opaque est devenu transparent, permettant à la lumière de circuler librement. Cela signifie que leur formation pourrait être associée aux premiers stades de la formation des galaxies.
Enfin, James Webb observera les champs de CANUCS à partir d’octobre 2022, en utilisant les données du JWST pour étudier cinq amas de galaxies massifs autour desquels les chercheurs s’attendent à trouver d’autres systèmes similaires. Les études futures modéliseront également les amas de galaxies pour comprendre la lentille et effectueront des analyses plus robustes pour expliquer l’histoire de la formation des étoiles.
Lettres à un journal d’astrophysique.
Grand fan de mangas et d’animes, je n’aime bien écrire qu’à propos de ses sujets, c’est pour ca que j’écris pour 5 minutes d’actus. Au quotidien de décortique, donne mes avis sur les différents épisodes et chapitres des mangas que j’aime lire.
