Webb capture la réapparition mystérieuse d’un objet fantomatique – « Cette chose est un vrai monstre ! »

Le Télescope spatial James WebbLa découverte par AzTECC71, une galaxie poussiéreuse de formation d’étoiles du premier univers, remet en question les hypothèses antérieures sur la prévalence et la composition des galaxies, offrant de nouvelles perspectives sur l’histoire cosmique et l’évolution des galaxies.

Il est apparu pour la première fois sous la forme d’une goutte brillante provenant de télescopes au sol, puis a complètement disparu sur les images du télescope spatial Hubble. Aujourd’hui, l’objet fantomatique est réapparu sous la forme d’une galaxie faible mais distincte sur une image du télescope spatial James Webb (JWST).

Aperçus de la collaboration COSMOS-Web

Les astronomes de la collaboration COSMOS-Web ont identifié l’objet AzTECC71 comme une galaxie poussiéreuse en formation d’étoiles. Ou, en d’autres termes, une galaxie qui est en train de former de nombreuses nouvelles étoiles mais qui est enveloppée d’un voile de poussière difficile à voir à travers – datant de près d’un milliard d’années après l’apparition des étoiles. Big Bang. On pensait autrefois que ces galaxies étaient extrêmement rares dans l’univers primitif, mais cette découverte, ainsi que plus d’une douzaine de candidats supplémentaires dans la première moitié des données COSMOS-Web qui n’ont pas encore été décrites dans la littérature scientifique, suggèrent qu’il pourrait y en avoir trois. à 10 fois plus fréquent que prévu.

Composite de couleurs de la galaxie AzTECC71 à partir de plusieurs filtres de couleur dans l’instrument NIRCam du télescope spatial James Webb. Crédit : J. McKinney/M. Franco/C. Casey/Université du Texas à Austin

Importance astrophysique et résultats de recherche

« Cette chose est un véritable monstre », a déclaré Jed McKinney, chercheur postdoctoral à l’Université du Texas à Austin. « Même si cela ressemble à une petite goutte, il forme en réalité des centaines de nouvelles étoiles chaque année. Et le fait que même quelque chose d’aussi extrême soit à peine visible dans l’imagerie la plus sensible de notre tout nouveau télescope m’excite énormément. Cela nous indique potentiellement que toute une population de galaxies se cache de nous.

Si cette conclusion est confirmée, cela suggère que l’univers primitif était beaucoup plus poussiéreux qu’on ne le pensait auparavant.

L’équipe a publié ses conclusions dans Le Journal d’astrophysique.

Le projet COSMOS-Web – la plus grande initiative de recherche initiale du JWST, co-dirigée par Caitlin Casey, professeure agrégée à l’UT Austin – vise à cartographier jusqu’à 1 million de galaxies à partir d’une partie du ciel de la taille de trois pleines lunes. L’objectif est en partie d’étudier les premières structures de l’univers. L’équipe de plus de 50 chercheurs a bénéficié de 250 heures d’observation au cours de la première année du JWST et a reçu un premier lot de données en décembre 2022, et d’autres arriveront jusqu’en janvier 2024.

La galaxie AzTECC71 est clairement visible dans le filtre de couleur le plus rouge de l’instrument NIRCam du télescope spatial James Webb (F444W, à l’extrême droite), mais pas du tout dans les filtres les plus bleus (F115W et 150W, à gauche). Crédit : J. McKinney/M. Franco/C. Casey/Université du Texas à Austin

Avancées technologiques et recherches futures

Une galaxie poussiéreuse en formation d’étoiles est difficile à voir en lumière optique car une grande partie de la lumière de ses étoiles est absorbée par un voile de poussière puis réémise à des longueurs d’onde plus rouges (ou plus longues). Avant JWST, les astronomes les appelaient parfois « galaxies sombres de Hubble », en référence au télescope spatial auparavant le plus sensible.

« Jusqu’à présent, la seule façon dont nous avons pu voir les galaxies du premier univers était d’un point de vue optique avec Hubble », a déclaré McKinney. « Cela signifie que notre compréhension de l’histoire de l’évolution des galaxies est biaisée parce que nous ne voyons que les galaxies non obscurcies et moins poussiéreuses. »

Cette galaxie, AzTECC71, a été détectée pour la première fois comme une goutte indistincte d’émission de poussière par une caméra du télescope James Clerk Maxwell à Hawaï qui voit dans les longueurs d’onde comprises entre l’infrarouge lointain et les micro-ondes. L’équipe COSMOS-Web a ensuite repéré l’objet dans les données collectées par une autre équipe utilisant le ALMA télescope au Chili, qui a une résolution spatiale plus élevée et peut voir dans l’infrarouge. Cela leur a permis de préciser l’emplacement de la source. Lorsqu’ils ont examiné les données JWST dans l’infrarouge à une longueur d’onde de 4,44 microns, ils ont trouvé une faible galaxie exactement au même endroit. Dans des longueurs d’onde lumineuses plus courtes, inférieures à 2,7 microns, il était invisible.

Une comparaison de Le télescope spatial HubbleL’image d’AzTECC71 et l’image correspondante du télescope spatial James Webb. Crédit : J. McKinney/M. Franco/C. Casey/Université du Texas à Austin

L’équipe s’efforce désormais de découvrir davantage de ces galaxies pâles du JWST.

« Avec JWST, nous pouvons étudier pour la première fois les propriétés optiques et infrarouges de cette population de galaxies cachées et fortement obscurcies par la poussière », a déclaré McKinney, « parce qu’elle est si sensible qu’elle peut non seulement regarder dans les confins les plus éloignés de la planète. » l’univers, mais il peut aussi percer les voiles poussiéreux les plus épais.

L’équipe estime que la galaxie est observée à un redshift d’environ 6, ce qui correspond à environ 900 millions d’années après le Big Bang.

Les auteurs de l’étude de l’UT Austin sont McKinney, Casey, Olivia Cooper (chercheuse diplômée de la National Science Foundation), Arianna Long (une NASA Hubble Fellow), Hollis Akins et Maximilien Franco.

Le soutien a été fourni par la NASA grâce à une subvention du Space Telescope Science Institute.