Les observations spectroscopiques révèlent que la galaxie de Maisie, du nom de la fille de Steven Finkelstein, a été détectée 390 millions d’années après le Big Bang. Cela en fait l’une des quatre premières galaxies confirmées jamais observées. Crédit : NASA/STScI/CEERS/TACC/Université du Texas à Austin/S. Finkelstein/M. Bagley
La galaxie de Maisie, nommée en l’honneur de la fille de Steven Finkelstein, a été détectée 390 millions d’années après le Big Bang.
Le Télescope spatial James Webb a permis aux astronomes de confirmer qu’une galaxie initialement repérée l’été dernier figure parmi les plus anciennes jamais observées. Ces résultats ont été récemment publiés dans la revue Nature.
Des observations de suivi depuis la première détection de la galaxie de Maisie ont montré qu’elle remonte à 390 millions d’années après l’apparition de la galaxie. Big Bang. Bien que ce ne soit pas aussi ancien que l’estimation initiale de l’équipe dirigée par l’astronome Steven Finkelstein de l’Université du Texas à Austin, elle reste l’une des quatre premières galaxies confirmées observées.
« Ce qui est passionnant à propos de la galaxie de Maisie, c’est qu’elle a été l’une des premières galaxies lointaines identifiées par JWST, et de cet ensemble, c’est la première à être réellement confirmée spectroscopiquement », a déclaré Finkelstein, professeur d’astronomie à l’UT Austin et auteur de le Nature article et chercheur principal de la Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS). Il a donné à la galaxie le nom de sa fille, car elle a été découverte le jour de son anniversaire.
Regardez une vidéo simulant un vol de la Terre vers la galaxie de Maisie. Crédit : Visualisation : Frank Summers (STScI), Greg Bacon (STScI), Joseph DePasquale (STScI), Leah Hustak (STScI), Joseph Olmsted (STScI), Alyssa Pagan (STScI) Science : Steve Finkelstein (UT Austin), Rebecca Larson (RIT), Micaela Bagley (UT Austin)
La dernière analyse a été dirigée par le premier auteur Pablo Arrabal Haro, associé de recherche postdoctoral au Laboratoire national de recherche en astronomie optique-infrarouge de la National Science Foundation. Outre Finkelstein, les co-auteurs de l’UT Austin sont Caitlin Casey, Micaela Bagley, Katherine Chworowsky et Seiji Fujimoto.
L’équipe du CEERS évalue actuellement une dizaine d’autres galaxies qui pourraient appartenir à une époque encore antérieure à celle de Maisie.
Les objets dans l’espace ne sont pas imprimés avec un horodatage. Pour déduire quand la lumière que nous observons quitte un objet, les astronomes mesurent son redshift, la mesure dans laquelle sa couleur a été décalée en raison de son éloignement de nous. Parce que nous vivons dans un univers en expansion, plus nous regardons loin dans le temps, plus le redshift d’un objet est élevé.
Les estimations originales des redshifts (et donc des temps après le Big Bang) étaient basées sur la photométrie, la luminosité de la lumière dans les images utilisant un petit nombre de filtres à large fréquence. Ces estimations ont été réalisées à l’aide des données collectées par le CEERS pendant la période initialement prévue pour la première saison d’observation du télescope. Pour obtenir une estimation plus précise, l’équipe du CEERS a demandé des mesures de suivi avec l’instrument spectroscopique du JWST, NIRSpec, qui divise la lumière d’un objet en de nombreuses fréquences étroites différentes pour identifier plus précisément sa composition chimique, sa production de chaleur, sa luminosité intrinsèque et son mouvement relatif. . Selon cette dernière analyse spectroscopique, la galaxie de Maisie se trouve à un redshift de z=11,4.
Cette étude a également porté sur CEERS-93316, une galaxie découverte à l’origine dans les données CEERS accessibles au public par une équipe dirigée par l’Université d’Édimbourg et dont on a initialement estimé qu’elle avait été observée 250 millions d’années à couper le souffle après le Big Bang. Après une analyse plus approfondie, l’équipe a découvert que CEERS-93316 présente un redshift plus modeste de z = 4,9, ce qui correspond à environ 1 milliard d’années après le Big Bang.
Il s’avère que le gaz chaud dans CEERS-93316 émettait tellement de lumière dans quelques bandes de fréquences étroites associées à l’oxygène et à l’hydrogène qu’il faisait paraître la galaxie beaucoup plus bleue qu’elle ne l’était en réalité. Cette dominante bleue imitait la signature que Finkelstein et d’autres s’attendaient à voir dans les toutes premières galaxies. Cela est dû à une bizarrerie de la méthode photométrique qui ne se produit que pour les objets avec un redshift d’environ 4,9. Finkelstein dit que c’était un cas de malchance.
« C’était une sorte de cas étrange », a déclaré Finkelstein. « Parmi les dizaines de candidats à redshift élevé qui ont été observés spectroscopiquement, c’est le seul exemple où le véritable redshift est bien inférieur à notre estimation initiale. »
Non seulement cette galaxie apparaît anormalement bleue, mais elle est également beaucoup plus brillante que ce que prédisent nos modèles actuels pour les galaxies qui se sont formées si tôt dans l’univers.
« Il aurait été vraiment difficile d’expliquer comment l’univers pourrait créer une galaxie aussi massive si tôt », a déclaré Finkelstein. « Donc, je pense que c’était probablement toujours le résultat le plus probable, parce qu’il était si extrême, si brillant, avec un redshift si élevé. »
Cette recherche a été soutenue par NASAle Space Telescope Science Institute, le ministère espagnol de la Science et de l’Innovation, le Leverhulme Trust, le Science and Technology Facilities Council, UK Research and Innovation et l’Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo.
