Le télescope spatial James Webb de la NASA a révélé que les galaxies de l’univers primitif ressemblent principalement à des formes allongées, telles que des planches de surf et des nouilles de piscine, plutôt qu’à des formes rondes. Cette découverte, basée sur l’analyse d’images proche infrarouge de l’enquête CEERS, marque une découverte importante sur la structure des premières galaxies et étend les connaissances fournies par le télescope spatial Hubble. Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)
Accrocher dix! Les chercheurs utilisant Webb ont découvert que de nombreuses galaxies lointaines ont des formes de disque ovale aplati et de tube, et non des structures spirales ou elliptiques.
Prêt à affronter les « vagues » cosmiques avec le Télescope spatial James Webb? Tel un sauveteur en service, Webb a scruté l’horizon et repéré des galaxies lointaines en forme de ballons de volley-ball, de frisbees, de nouilles de piscine et de planches de surf.
Les chercheurs analysant les données de Webb ont également découvert que les galaxies en forme de planche de surf et de nouilles de piscine étaient beaucoup plus courantes lorsque l’univers avait entre 600 millions et 6 milliards d’années. Cela contraste avec ce que nous avons confirmé précédemment pour les galaxies bien plus proches de la « plage » avec d’autres télescopes. Les galaxies proches sont souvent des spirales clairement définies avec des bras constellés d’étoiles, qui ressemblent également à des frisbees, ou des elliptiques lisses, qui ressemblent également à des ballons de volley-ball.
Il n’est pas encore clair si les nouvelles formes de galaxies ont évolué au cours du temps cosmique. Des recherches futures sont nécessaires pour comprendre comment la géométrie 3D des galaxies s’est transformée sur plus de 13 milliards d’années.
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).
Des recherches récentes sur le domaine CEERS menées par Viraj Pandya, chercheur Hubble de la NASA à l’Université Columbia de New York, ont montré que les galaxies apparaissent souvent plates et allongées, comme des nouilles de piscine ou des planches de surf (le long de la rangée supérieure).
Les galaxies minces et circulaires ressemblant à des disques, qui ressemblent à des frisbees, constituent le prochain groupe majeur (en bas à gauche et au centre).
Enfin, les galaxies en forme de sphères ou de ballons de volley représentaient la plus petite fraction de leurs détections (en bas à droite).
On estime que toutes ces galaxies existaient lorsque l’univers avait entre 600 millions et 6 milliards d’années.
Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)
Webb montre que de nombreuses premières galaxies ressemblaient à des nouilles de piscine et à des planches de surf
Des chercheurs analysant des images de NASALe télescope spatial James Webb a découvert que les galaxies de l’univers primitif sont souvent plates et allongées, comme les planches de surf et les nouilles de piscine – et sont rarement rondes, comme les ballons de volley-ball ou les frisbees. « Environ 50 à 80 % des galaxies que nous avons étudiées semblent aplaties en deux dimensions », a expliqué l’auteur principal Viraj Pandya, chercheur Hubble de la NASA à Université de Colombie à New York. « Les galaxies qui ressemblent à des nouilles de piscine ou à des planches de surf semblent être très courantes dans l’univers primitif, ce qui est surprenant, car elles sont rares à proximité. »
L’équipe s’est concentrée sur un vaste champ d’images proche infrarouge fournies par Webb, connues sous le nom d’enquête Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), retirant des galaxies dont on estime qu’elles existaient lorsque l’univers avait entre 600 millions et 6 milliards d’années.
Alors que la plupart des galaxies lointaines ressemblent à des planches de surf ou à des nouilles de piscine, d’autres ont la forme de frisbees ou de ballons de volley-ball. Les « volleyballs », ou galaxies en forme de sphère, semblent être le type le plus compact de « l’océan » cosmique et ont également été les moins fréquemment identifiés. Les frisbees se sont révélés aussi grands que les galaxies en forme de planche de surf et de nouilles de piscine le long de « l’horizon », mais ils deviennent plus courants plus près du « rivage » dans l’univers proche. (Comparez-les dans l’illustration ci-dessous.)
L’équipe de Pandya a identifié quatre classifications principales, illustrées ci-dessus sous forme d’objets 3D et de coupes transversales. Ils sont classés du moins fréquent au plus fréquent.
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.
Crédits : NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Viraj Pandya (Columbia), Haowen Zhang (Université d’Arizona), Lucy Reading-Ikkanda (Fondation Simons)
Dans quelle catégorie notre voie Lactée dans laquelle tomberait la galaxie si nous pouvions remonter le temps de milliards d’années ? « Notre meilleure hypothèse est qu’elle aurait pu ressembler davantage à une planche de surf », a déclaré le co-auteur Haowen Zhang, doctorant à l’Université de l’Arizona à Tucson. Cette hypothèse est basée en partie sur de nouvelles preuves de Webb : les théoriciens ont « remonté le temps » pour estimer la masse de la Voie lactée il y a des milliards d’années, ce qui correspond à sa forme à cette époque.
Ces galaxies lointaines sont également beaucoup moins massives que les galaxies spirales et elliptiques proches – elles sont les précurseurs de galaxies plus massives comme la nôtre. « Au début de l’univers, les galaxies avaient eu beaucoup moins de temps pour se développer », a déclaré Kartheik Iyer, co-auteur et NASA Hubble Fellow également à l’Université de Columbia. « L’identification de catégories supplémentaires pour les premières galaxies est passionnante – il y a beaucoup plus à analyser maintenant. Nous pouvons désormais étudier la relation entre la forme des galaxies et leur apparence et mieux projeter leur formation de manière beaucoup plus détaillée.
Notre galaxie, la Voie lactée, contient en son cœur un trou noir supermassif entouré d’un renflement central de vieilles étoiles jaunâtres. Au-delà se trouvent des bras spiraux bleuâtres remplis d’étoiles plus jeunes, d’étoiles nouvellement formées et de sombres bandes de poussière. Crédit : NASA et STScI
La sensibilité de Webb, ses images haute résolution et sa spécialisation dans la lumière infrarouge ont permis à l’équipe de caractériser rapidement de nombreuses galaxies du CEERS et de modéliser leurs géométries 3D. Pandya dit également que leur travail ne serait pas possible sans les recherches approfondies effectuées par les astronomes à l’aide des capteurs de la NASA. Le télescope spatial Hubble.
Pendant des décennies, Hubble nous a épaté avec des images de certaines des premières galaxies, en commençant par son premier « champ profond » en 1995 et en poursuivant avec une étude phare connue sous le nom de Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey. Des études du ciel profond comme celles-ci ont conduit à des statistiques bien plus importantes, ce qui a conduit les astronomes à créer des modèles 3D robustes de galaxies lointaines sur toute la durée cosmique. Aujourd’hui, Webb contribue à renforcer ces efforts, en ajoutant une multitude de galaxies lointaines hors de portée de Hubble et en révélant l’univers primitif avec beaucoup plus de détails qu’auparavant.
Il s’agit d’une partie de l’enquête Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), composée de plusieurs pointages dans le proche infrarouge de NIRCam (la caméra proche infrarouge) à bord du télescope spatial James Webb. Ces observations se situent dans la même région étudiée par le télescope spatial Hubble, connue sous le nom de Extended Groth Strip.
Les flèches nord et est de la boussole indiquent l’orientation de l’image sur le ciel. Notez que la relation entre le nord et l’est sur le ciel (vu de dessous) est inversée par rapport aux flèches de direction sur une carte du sol (vue de dessus).
Cette image montre des longueurs d’onde invisibles du proche infrarouge qui ont été traduites en couleurs de lumière visible. La clé de couleur montre quels filtres NIRCam ont été utilisés lors de la collecte de la lumière. La couleur de chaque nom de filtre est la couleur de la lumière visible utilisée pour représenter la lumière infrarouge qui traverse ce filtre.
La barre d’échelle est indiquée en secondes d’arc, qui sont une mesure de la distance angulaire dans le ciel. Une seconde d’arc équivaut à une mesure angulaire de 1/3600 de degré. Il y a 60 minutes d’arc dans un degré et 60 secondes d’arc dans une minute d’arc. (La pleine Lune a un diamètre angulaire d’environ 30 minutes d’arc.) La taille réelle d’un objet qui couvre une seconde d’arc dans le ciel dépend de sa distance au télescope.
Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin)
Les images de Webb de l’univers primitif ont agi comme une houle océanique, délivrant de nouvelles vagues de preuves. « Hubble a depuis longtemps montré un excès de galaxies allongées », a expliqué le co-auteur Marc Huertas-Company, chercheur à l’Institut d’astrophysique des îles Canaries. Mais les chercheurs se demandaient encore : des détails supplémentaires seraient-ils mieux visibles avec une sensibilité à la lumière infrarouge ? « Webb a confirmé que Hubble n’avait manqué aucune caractéristique supplémentaire dans les galaxies qu’ils ont tous deux observées. De plus, Webb nous a montré de nombreuses galaxies plus lointaines avec des formes similaires, le tout avec beaucoup de détails.
Il existe encore des lacunes dans nos connaissances : les chercheurs ont non seulement besoin d’un échantillon encore plus grand de Webb pour affiner davantage les propriétés et les emplacements précis des galaxies lointaines, mais ils devront également passer beaucoup de temps à peaufiner et à mettre à jour leurs modèles pour mieux refléter les géométries précises. de galaxies lointaines. « Ce sont les premiers résultats », a déclaré la co-auteure Elizabeth McGrath, professeure agrégée au Colby College de Waterville, dans le Maine. « Nous devons approfondir les données pour comprendre ce qui se passe, mais nous sommes très enthousiasmés par ces premières tendances. »
Le télescope spatial James Webb est le premier observatoire scientifique spatial au monde. Webb résout les mystères de notre système solaire, regarde au-delà des mondes lointains autour d’autres étoiles et sonde les structures et origines mystérieuses de notre univers et la place que nous y occupons. Webb est un programme international mené par la NASA avec ses partenaires, l’ESA (Agence spatiale européenne) et l’Agence spatiale canadienne.
