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Un Noël cosmique : 14 objets transitoires découverts dans un amas de galaxies lointain

Un Noël cosmique : 14 objets transitoires découverts dans un amas de galaxies lointain

Cette vue panchromatique de l’amas de galaxies MACS0416 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. Pour créer l’image, en général, les longueurs d’onde de lumière les plus courtes étaient de couleur bleue, les longueurs d’onde les plus longues étaient rouges et les longueurs d’onde intermédiaires étaient vertes. 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)

Les astronomes ont utilisé NASAc’est Télescope spatial James Webb pour découvrir 14 objets transitoires dans le « Christmas Tree Galaxy Cluster », MACS0416, à environ 4,3 milliards d’années-lumière. Les transitoires, qui s’éclairent brièvement puis s’estompent, révèlent des informations sur les étoiles lointaines et la structure de l’univers.

Une équipe internationale de scientifiques, dirigée par Haojing Yan de l’Université du Missouri, a utilisé le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA pour découvrir 14 nouveaux objets transitoires au cours de leur étude accélérée de l’amas de galaxies MACS0416 – situé à environ 4,3 milliards d’années-lumière de la Terre – qu’ils ont surnommé « l’amas de galaxies de l’arbre de Noël ».

MACS 0416 (Hubble et Webb comparés)

Cette comparaison côte à côte de l’amas de galaxies MACS0416 vu par le télescope spatial Hubble en lumière optique (à gauche) et le télescope spatial James Webb en lumière infrarouge (à droite) révèle différents détails. Les deux images présentent des centaines de galaxies, cependant, l’image Webb montre des galaxies invisibles ou à peine visibles dans l’image Hubble. En effet, la vision infrarouge de Webb peut détecter des galaxies trop lointaines ou trop poussiéreuses pour que Hubble puisse les voir. Crédit : NASA, ESA, ASC, STScI

Comprendre les objets transitoires

« Les transitoires sont des objets dans l’espace, comme des étoiles individuelles, qui semblent soudainement s’éclairer de plusieurs ordres de grandeur puis disparaître », a déclaré Yan, professeur agrégé au Département de physique et d’astronomie. « Ces objets éphémères apparaissent brillants pendant une courte période seulement, puis disparaissent ; c’est comme si nous regardions à travers une loupe mobile. À l’heure actuelle, nous avons cette rare chance que la nature nous a donnée d’obtenir une vue détaillée d’étoiles individuelles situées très loin. Bien que nous ne puissions actuellement voir que les plus brillantes, si nous le faisons assez longtemps – et assez fréquemment – ​​nous serons en mesure de déterminer combien il y a d’étoiles brillantes et quelle est leur masse.

MACS 0416 Mothra Pullout (Hubble ACS et WFC3 + Webb NIRCam Image)

Cette image de l’amas de galaxies MACS0416 met en évidence une galaxie particulière à lentille gravitationnelle, qui existait environ 3 milliards d’années après le Big Bang. Cette galaxie contient un objet transitoire, ou objet dont la luminosité observée varie au fil du temps, que l’équipe scientifique a surnommé « Mothra ». Mothra est une étoile grossie au moins 4 000 fois. L’équipe pense que Mothra est amplifié non seulement par la gravité de l’amas de galaxies MACS0416, mais également par un objet connu sous le nom de « milli-lentille » qui pèse probablement autant qu’un amas d’étoiles globulaires. 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)

Observations avancées avec JWST

En utilisant les capacités technologiques avancées du JWST, Yan et son équipe, y compris Bangzheng Sun, étudiant diplômé de Mizzou, ont confirmé la cause des « lumières vacillantes » ou des transitoires de l’amas de galaxies que les scientifiques ont observés pour la première fois il y a des années en utilisant le télescope de la NASA. Le télescope spatial Hubble.

« 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 Yan. « Nous pouvons voir de nombreux transitoires dans certaines régions de cette zone en raison d’un phénomène connu sous le nom de lentille gravitationnelle, qui grossit les galaxies derrière cet amas. »

MACS0416 Composite de couleurs

Une image composite couleur de MACS0416 utilisant les données de quatre séries d’images prises par JWST de l’amas de galaxies sur une période de 126 jours, soit environ quatre mois. Les régions où se trouvent les transitoires sont également marquées. Photo gracieuseté de Bangzheng Sun. Crédit : Université du Missouri

Des découvertes révolutionnaires

L’équipe a découvert les transitoires en étudiant quatre séries d’images prises par JWST de l’amas de galaxies sur une période de 126 jours, soit environ quatre mois. Yan est particulièrement enthousiasmé par le fait que deux des transitoires soient des supernovae – des étoiles en fin de vie – car l’équipe peut les utiliser pour étudier les galaxies hôtes des supernovae.

« Les deux supernovae et les douze autres étoiles extrêmement agrandies sont de nature différente, mais elles sont toutes importantes », a déclaré Yan. « Nous avons suivi l’évolution de la luminosité au fil du temps à travers leurs courbes de lumière, et en examinant en détail comment la lumière change au fil du temps, nous pourrons éventuellement savoir de quel type d’étoiles il s’agit. Plus important encore, nous serons en mesure de comprendre la structure détaillée de la loupe et son lien avec la distribution de la matière noire. Il s’agit d’une toute nouvelle vision de l’univers ouverte par JWST.

Pour en savoir plus sur cette recherche :

  • Webb et Hubble de la NASA s’unissent pour créer la vue la plus colorée de l’univers
  • Webb et Hubble de la NASA s’unissent pour un chef-d’œuvre éblouissant

« 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

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