Vue panchromatique de MACS0416, un amas de galaxies situé à environ 4,3 milliards d’années-lumière de la Terre. L’image a été créée en combinant les observations infrarouges du télescope spatial James Webb de la NASA avec les données de lumière visible du télescope spatial Hubble de la NASA. Le panorama prismatique de bleus et de rouges qui en résulte donne des indices sur les distances des galaxies. Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA), Jordan CJ D’Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Haojing Yan ( Université du Missouri)
L’image saisissante représente l’une des vues les plus complètes de l’univers jamais prises et révèle un paysage saisissant de galaxies ainsi que plus d’une douzaine d’objets nouvellement découverts et variant dans le temps.
Les astronomes ont une fois de plus combiné les pouvoirs d’observation du télescope spatial James Webb de la NASA et Le télescope spatial Hubble pour créer l’un des portraits les plus détaillés et les plus colorés du cosmos, juste à temps pour les fêtes de fin d’année.
La nouvelle image, surnommée l’amas de galaxies de l’arbre de Noël par l’équipe de recherche qui comprend le Dr Lifan Wang, astronome de l’université Texas A&M, combine la lumière visible de Hubble avec la lumière infrarouge détectée par Webb pour présenter MACS0416, un amas de galaxies d’environ 4,3 milliards d’années-lumière. Depuis la terre. Parce que l’amas est capable d’amplifier la lumière de galaxies d’arrière-plan plus éloignées grâce à un phénomène connu sous le nom de lentille gravitationnelle, il a permis aux chercheurs d’identifier des supernovae agrandies et même des étoiles individuelles très fortement agrandies.
Aperçus scientifiques du cluster
« Nous appelons MACS0416 l’amas de galaxies de l’arbre de Noël, à la fois parce qu’il est si coloré et à cause des lumières vacillantes que nous y trouvons », a déclaré le Dr Haojing Yan, astronome de l’Université du Missouri, auteur principal de l’un des deux articles décrivant les résultats scientifiques. . L’article, co-écrit par Wang, a été accepté pour publication dans Le Journal d’astrophysique.
Wang, membre du département de physique et d’astronomie du Texas A&M et de l’institut George P. et Cynthia Woods Mitchell de physique fondamentale et d’astronomie depuis 2006, fait partie d’une équipe d’astronomie dans le domaine temporel qui utilise JWST pour découvrir le tout premier de l’univers. supernovae, dont la plus ancienne connue remonte à une époque où l’univers avait plus de 3 milliards d’années. La collaboration internationale, connue sous le nom de Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS), est dirigée par l’astronome de l’Arizona State University, le Dr Rogier Windhorst, et est créditée de l’acquisition des données ayant conduit aux découvertes.
Techniques et prédictions innovantes
L’une des tactiques de l’équipe consiste à utiliser la puissance d’observation inégalée de Webb pour rechercher des objets dont la luminosité observée varie au fil du temps, appelés transitoires. Dans un livre blanc de 2017 publié avant le lancement de JWST, Wang et ses co-auteurs ont prédit que le télescope trouverait quelques transitoires de ce type en une seule prise de vue à l’aide de son puissant imageur principal, appelé caméra infrarouge proche (NIRCam). Wang cite l’image MACS0416 et les 14 transitoires qu’elle contient comme preuve positive, notant que les découvertes dépassent les prédictions de l’équipe.
« Le JWST découvre un grand nombre d’objets transitoires, principalement des supernovae, dans l’univers », a déclaré Wang. « Non seulement il découvre des supernovae, mais il a également découvert des étoiles dans des galaxies lointaines qui sont agrandies par le champ gravitationnel des galaxies proches du premier plan. »
Les découvertes sont réalisées grâce à des observations répétées d’une zone du ciel en direction de l’amas de galaxies MACS0416. Le pôle de l’écliptique nord (NEP), une région où JWST peut pointer et collecter des données en continu tout au long de l’année, est idéal pour acquérir des observations dans le domaine temporel à l’avenir. Wang affirme que la sensibilité sans précédent permet à certaines supernovae, comme celles provoquées par les explosions de nain blanc étoiles, pouvant être détectées dans tout l’univers, même à l’époque où l’univers commençait tout juste à former ses premières étoiles.
Répondre aux questions astronomiques clés
« Il y a deux questions fondamentales en astronomie : comment se sont formées les premières étoiles et quelle est la nature des forces qui conduisent à l’expansion de l’univers ? Wang a dit. « Les transitoires que JWST est capable de découvrir fourniront les données nécessaires pour répondre à ces questions.
« Ces découvertes montrent que JWST est l’outil le plus puissant pour étudier les faibles transitoires à l’aube cosmique, lorsque l’univers émerge de l’âge des ténèbres sans étoiles jusqu’à l’époque actuelle. Les supernovae qu’il observe peuvent sonder le processus de formation des premières étoiles ainsi que l’expansion de l’univers jusqu’à une époque où l’univers avait moins d’un milliard d’années.
Explorer les supernovae et les étoiles lointaines
Wang dit que certaines de ces supernovae sont probablement dues à la mort d’étoiles de faible masse, qui évoluent en naines blanches et explosent par des explosions thermonucléaires. Les étoiles à lentilles permettent d’étudier des étoiles individuelles dans l’univers lointain. Ces premières étoiles sont également probablement des étoiles très massives qui produisent des transitoires extrêmement brillants grâce au processus d’instabilité de production de paires.
« Nous prévoyons que ces transitoires ‘régulièrement détectables’ auront un grand potentiel pour répondre aux questions concernant la fin de l’âge des ténèbres cosmiques et la physique de l’expansion de l’univers sombre », a déclaré Wang.
Pour en savoir plus sur cette recherche, voir Webb & Hubble de la NASA s’unissent pour créer la vue la plus colorée de l’univers.
« PEARLS de JWST : transitoires dans le champ MACS J0416.1-2403 » par Haojing Yan, Zhiyuan Ma, Bangzheng Sun, Lifan Wang, Patrick Kelly, Jose M. Diego, Seth H. Cohen, Rogier A. Windhorst, Rolf A. Jansen , Norman A. Grogin, John F. Beacom, Christopher J. Conselice, Simon P. Driver, Brenda Frye, Dan Coe, Madeline A. Marshall, Anton Koekemoer, Christopher NA Willmer, Aaron Robotham, Jordan CJ D’Silva, Jake Summers , Mario Nonino, Nor Pirzkal, Russell E. Ryan Jr., Rafael Ortiz III, Scott Tompkins, Rachana A. Bhatawdekar, Cheng Cheng, Adi Zitrin et SP Willner, accepté, Le journal d’astrophysique.
arXiv:2307.07579
