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La Genèse Galactique Dévoilée : JWST est témoin de l'aube de la lumière des étoiles

Massive Ancient Galaxy Webb

JWST montre les détails d'une fusion massive de galaxies il y a 13 milliards d'années (l'insertion d'une autre galaxie ancienne montre l'importance des nouvelles images JWST). Crédit : ASTRO3D

Des observations révolutionnaires du Télescope spatial James Webb d'une fusion précoce de galaxies indiquent une formation d'étoiles plus rapide et plus efficace qu'on ne le pensait auparavant, révélant des populations stellaires complexes et remettant en question les théories cosmologiques actuelles.

  • Les galaxies et les étoiles se sont développées plus rapidement après Big Bang que prévu.
  • Des images détaillées de l’une des toutes premières galaxies montrent que la croissance a été beaucoup plus rapide que nous le pensions.

Une équipe de recherche internationale a effectué des observations détaillées sans précédent de la première fusion de galaxies jamais observée. Ils suggèrent que les étoiles se sont développées beaucoup plus rapidement et efficacement que nous le pensions.

Ils ont utilisé le télescope spatial James Webb (JWST) pour observer l'objet massif tel qu'il était 510 millions d'années après le Big Bang, soit il y a environ 13 milliards d'années.

« Lorsque nous avons effectué ces observations, cette galaxie était dix fois plus massive que toute autre galaxie découverte aussi tôt dans l'Univers », explique le Dr Kit Boyett, chercheur ASTRO 3D sur les premières galaxies, de l'Université de Melbourne. Il est l'auteur principal d'un article publié récemment dans Astronomie naturelle. L'article compte 27 auteurs issus de 19 institutions d'Australie, de Thaïlande, d'Italie, des États-Unis, du Japon, du Danemark et de Chine.

JWST, lancé en 2021, permet aux astronomes d’observer l’Univers primitif d’une manière qui était auparavant impossible. Objets qui apparaissaient comme des points de lumière uniques à travers des télescopes antérieurs tels que le Le télescope spatial Hubblerévèlent leur complexité.

Webb, une ancienne galaxie massive

JWST montre les détails d'une fusion massive de galaxies il y a 13 milliards d'années. Crédit : ASTRO3D

« Il est étonnant de constater la puissance de JWST à fournir une vue détaillée des galaxies situées à la limite de l'Univers observable et donc dans le temps », déclare le professeur Michele Trenti, responsable du thème ASTRO 3D First Galaxies et responsable du nœud de l'Université de Melbourne. «Cet observatoire spatial transforme notre compréhension de la formation précoce des galaxies», ajoute le professeur Trenti.

Les observations présentées dans le présent article montrent une galaxie composée de plusieurs groupes avec deux composants dans le groupe principal et une longue queue, suggérant une fusion en cours de deux galaxies en une plus grande.

« La fusion n'est pas encore terminée. Nous pouvons le constater grâce au fait que nous voyons toujours deux composants. La longue traîne est probablement due au fait qu’une partie des questions a été laissée de côté lors de la fusion. Lorsque deux choses fusionnent, elles rejettent en quelque sorte une partie de la matière. Cela nous indique donc qu'il y a une fusion et qu'il s'agit de la fusion la plus lointaine jamais vue », explique le Dr Boyett.

Cette observation et d’autres utilisant le JWST amènent les astrophysiciens à ajuster leur modélisation des premières années de l’Univers.

« Avec James Webb, nous voyons plus d'objets dans le cosmos primitif que ce à quoi nous nous attendions, et ces objets sont également plus massifs que nous ne le pensions », explique le Dr Boyett. « Notre cosmologie n'est pas nécessairement fausse, mais notre compréhension de la rapidité avec laquelle les galaxies se sont formées l'est probablement, car elles sont plus massives que nous n'aurions jamais cru possible. »

Autres galaxies anciennes

Autres galaxies anciennes. Crédit : ASTRO3D

Les découvertes de l'équipe du Dr Boyett montrent que ces galaxies étaient capables d'accumuler de la masse très rapidement en fusionnant.

Mais ce n’est pas seulement la taille des galaxies et la vitesse à laquelle elles se sont développées qui surprennent le Dr Boyett. Son article décrit pour la première fois la population d’étoiles qui composent les galaxies en fusion – un autre détail rendu possible par JWST.

« Lorsque nous avons comparé notre analyse spectrale avec notre imagerie, nous avons découvert deux choses différentes. L’image nous indiquait que la population d’étoiles était jeune, mais la spectroscopie parlait d’étoiles assez vieilles. Mais il s'avère que les deux sont corrects car nous n'avons pas une population d'étoiles mais deux », explique Boyett.

« L'ancienne population est là depuis longtemps et nous pensons que la fusion des galaxies produit de nouvelles étoiles et c'est ce que nous voyons dans l'imagerie – de nouvelles étoiles au-dessus de l'ancienne population. »

La plupart des études de ces objets très éloignés montrent des étoiles très jeunes, mais cela est dû au fait que les étoiles les plus jeunes sont plus brillantes et que leur lumière domine donc les données d'imagerie. Le JWST, cependant, permet des observations si détaillées que les deux populations peuvent être distinguées.

« C'est le fait que la spectroscopie est si détaillée que nous pouvons voir les caractéristiques subtiles des vieilles étoiles qui nous indiquent qu'il y en a plus que vous ne le pensez », explique le Dr Boyett.

« Ce n’est pas si surprenant, nous savons qu’au cours de l’histoire d’un univers, il y a des pics de formation de nouvelles étoiles pour diverses raisons, ce qui entraîne de multiples populations.

« Mais c'est la première fois que nous les voyons vraiment à cette distance. »

Le document a des implications significatives pour la modélisation actuelle.

« Nos simulations peuvent produire un objet similaire à celui que nous avons observé, à peu près du même âge qu'un univers et à peu près de la même masse, mais c'est incroyablement rare. Tellement rare qu'il n'y en a qu'un seul dans tout le modèle. La probabilité que nous observions cela avec nos observations suggère alors que nous sommes incroyablement chanceux ou que nos simulations sont erronées, et ce type d'objet est plus courant que nous ne le pensons », explique le Dr Boyett.

« Ce qui nous manque, c'est que les étoiles se forment beaucoup plus efficacement et c'est peut-être ce que nous devons changer dans nos modèles. »

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