Les progrès de la technologie télescopique, notamment avec le télescope spatial James Webb, ont amélioré la classification des formes de galaxies. Une étude récente a analysé des galaxies lointaines, révélant une prédominance de formes plates et allongées inhabituelles dans l’univers primitif, contrastant avec les galaxies plus proches. Cela remet en question les hypothèses antérieures sur la formation et l’évolution des galaxies. Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)
Des observations récentes du Télescope spatial James Webb ont révélé que de nombreuses galaxies lointaines de l’univers primitif possèdent des formes plates et allongées uniques, différant considérablement des galaxies plus proches. Cette découverte, confirmant et développant les observations antérieures de Hubble, offre de nouvelles perspectives sur l’évolution des galaxies et remet en question les théories existantes.
Depuis plus d’un siècle, les astronomes classent les galaxies proches et lointaines, à la fois en comparant leurs formes à l’œil nu et en mesurant précisément leurs propriétés à l’aide de données appelées spectres. Par exemple, Edwin Hubble a créé le diapason Hubble (voir image ci-dessous) en 1926 pour commencer à trier les formes et les tailles des galaxies proches, montrant que beaucoup sont des spirales et des elliptiques.
Les instruments des télescopes étant devenus de plus en plus sensibles, il est plus facile de classer leurs formes avec plus de précision. De nouvelles données du télescope spatial James Webb ont ajouté des nuances aux classifications des astronomes. Depuis que Webb observe en lumière infrarouge, de nombreuses autres galaxies extrêmement lointaines apparaissent dans ses images. De plus, les images sont finement détaillées, permettant aux chercheurs d’identifier s’il existe des zones supplémentaires de formation d’étoiles – ou de confirmer qu’elles ne sont pas présentes.
Les galaxies sont des éléments fondamentaux très importants de l’Univers. Certains sont simples, tandis que d’autres ont une structure très complexe. L’un des premiers pas vers une théorie cohérente de l’évolution des galaxies, l’astronome américain Edwin Hubble, a développé en 1926 un système de classification des galaxies. Bien que ce système, également connu sous le nom de diagramme à diapason de Hubble, soit maintenant considéré comme un peu trop simple, le les idées de base tiennent toujours. Crédit : NASA
Une équipe dirigée par Viraj Pandya, un NASA Boursier Hubble chez Université de Colombie à New York, a récemment analysé des centaines de galaxies lointaines dans le cadre de l’enquête Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) de Webb (voir l’image ci-dessous). Le CEERS couvre intentionnellement une grande partie du même domaine que le Le télescope spatial HubbleExtended Groth Strip de (voir l’image ci-dessous), qui était l’un des cinq champs utilisés pour créer le Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS). Cela leur a permis de revérifier les résultats de Webb là où les observations des télescopes se chevauchent.
« Notre analyse des galaxies de Webb était très cohérente avec les galaxies du catalogue du télescope spatial Hubble », a confirmé Pandya. « Deux ensembles de données nous ont permis de vérifier pleinement nos modèles au fur et à mesure de notre analyse, et de mieux comprendre et catégoriser les galaxies que seul Webb a détectées. » L’équipe a commencé son analyse en triant les galaxies en grandes classes basées sur des caractéristiques similaires. (Ils n’ont pas classé l’apparence individuelle de chaque galaxie, car cela nécessiterait des informations détaillées à partir de données appelées spectres.)
Regardez profondément ce vaste paysage. Il a été assemblé à partir de plusieurs images capturées par le télescope spatial James Webb dans une lumière proche infrarouge – et il vibre pratiquement d’activité. Crédits : NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin), Alyssa Pagan (STScI)
Ils ont découvert toute une série de formes étranges lorsque l’univers avait entre 600 millions et 6 milliards d’années. Les formes de galaxies qui dominent semblent plates et allongées, comme des nouilles de piscine ou des planches de surf. Ces deux types de galaxies représentent environ 50 à 80 % de toutes les galaxies lointaines étudiées – une surprise, car ces formes sont rares plus près de chez nous.
D’autres galaxies détectées par Webb apparaissent rondes mais également aplaties, comme des frisbees. La catégorie la moins peuplée est constituée de galaxies en forme de sphères ou de ballons de volley-ball.
Cette image du télescope spatial Hubble montre une partie du ciel connue sous le nom de Extended Groth Strip (EGS). Les chercheurs du CEERS Survey ont utilisé le télescope spatial James Webb pour observer la bande de Groth étendue en lumière infrarouge. Crédit : NASA, ESA, M. Davis
Les données de Webb ont également résolu une énigme introduite par les observations du télescope spatial Hubble il y a plusieurs décennies. Pourquoi tant de galaxies lointaines apparaissent-elles comme de longues lignes ? Y avait-il d’autres galaxies qui n’apparaissaient pas sur ses images ? Webb a répondu rapidement : Hubble n’a rien manqué.
« Webb a confirmé ce que Hubble nous a montré depuis longtemps, mais de manière plus détaillée en lumière infrarouge », a déclaré Pandya. « Leurs observations combinées montrent que dans l’univers primitif, beaucoup plus de galaxies apparaissent plates et allongées. Cela a de profondes implications, puisque nous supposons généralement que les galaxies comme la nôtre voie Lactée a commencé sous forme de disques, mais ce n’est peut-être pas le cas.
Ce sont des exemples de galaxies lointaines capturées par le télescope spatial James Webb de la NASA dans le cadre de son enquête Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS). Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)
Pourquoi les galaxies ont-elles des formes si différentes au début de l’histoire de l’univers ? Cette question reste pour l’instant sans réponse, mais des recherches sont en cours pour mieux comprendre comment les galaxies ont évolué sur l’ensemble du temps cosmique.
Découvrez plus d’échantillons de galaxies (voir l’image ci-dessus tirée de l’enquête CEERS de Webb et comparez plus concrètement leurs formes 3D (voir l’image ci-dessous).
Le télescope spatial James Webb aide déjà les chercheurs à affiner leurs classifications de galaxies lointaines, ajoutant ainsi une vitesse et des détails significatifs aux analyses en cours depuis des décennies.
En haut à gauche, l’enquête de Webb montre une classification rare dans l’univers primitif, mais courante aujourd’hui : les galaxies qui ont la forme de sphères ou de ballons de volley-ball.
En haut à droite se trouvent des disques circulaires aplatis ou frisbees, qui sont à peine plus courants.
Les formes de galaxies qui dominent au cours de cette première période semblent plates et allongées, comme les planches de surf, illustrées en bas à gauche, ou les nouilles de piscine, en bas à droite. Ces deux classifications représentent environ 50 à 80 % de toutes les galaxies lointaines étudiées jusqu’à présent – une surprise, car ces formes sont rares à proximité.
Les progrès dans les classifications des astronomes sont dus à la sensibilité de Webb, à ses images haute résolution et à sa spécialisation dans la lumière infrarouge. La communauté astronomique devra également classifier complètement les galaxies plus lointaines avec des échantillons de taille beaucoup plus grande provenant des télescopes Webb et d’autres télescopes avant de se fixer sur des regroupements fermes.
Crédits : NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Viraj Pandya (Columbia), Haowen Zhang (Université d’Arizona), Lucy Reading-Ikkanda (Fondation Simons)
« En poursuivant ces recherches, nous et d’autres équipes serons en mesure d’améliorer notre compréhension de la structure intrinsèque des galaxies à ce stade de l’histoire de l’univers », a expliqué la co-auteure Elizabeth McGrath, professeure agrégée au Colby College de Waterville. Maine. « En combinant à terme les informations de plusieurs ensembles de données, nous comprendrons mieux les formes des galaxies sur l’ensemble du temps cosmique. »
Pour en savoir plus sur cette étude :
- Le télescope Webb révèle que de nombreuses premières galaxies ressemblaient à des nouilles de piscine et à des planches de surf
- « Galaxies Going Bananas » – Nouvelles surprises du télescope spatial Webb de la NASA
