Les chercheurs obtiennent leurs premiers aperçus à l’intérieur de galaxies spirales lointaines pour voir comment les étoiles se sont formées et comment elles changent au fil du temps, grâce à la capacité du télescope spatial James Webb à percer le voile de poussière et de nuage de gaz. Crédit : Science : NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab), Traitement d’image : Joseph DePasquale (STScI)
Les capacités dans l’infrarouge moyen du télescope spatial Webb ont permis aux scientifiques de voir au-delà des nuages de gaz et de poussière pour observer des détails auparavant obscurcis dans des galaxies lointaines.
Une équipe de chercheurs a pu voir pour la première fois l’intérieur de galaxies spirales lointaines pour étudier leur formation et leur évolution dans le temps, grâce aux puissantes capacités du télescope spatial James Webb.
« Nous étudions 19 de nos analogues les plus proches de notre propre galaxie. Dans notre propre galaxie, nous ne pouvons pas faire beaucoup de ces découvertes parce que nous sommes coincés à l’intérieur », explique Erik Rosolowsky, professeur au département de physique de l’Université de l’Alberta et co-auteur d’un article récent – publié dans Le
” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>Astrophysical Journal Letters — analyzing data from the James Webb telescope.
Unlike previous observation tools, the telescope’s mid-infrared instrument can penetrate dust and gas clouds to provide critical information about how stars are forming in these galaxies, and consequently, how they are evolving.
“This is light that is longer wavelength and represents cooler objects than the light we see with our eyes,” says Rosolowsky.
“The infrared light is really key to tracing the cold and distant universe.”
James Webb Space Telescope artist concept. Credit: NASA
So far, the telescope has captured data from 15 of the 19 galaxies. Rosolowsky and Hamid Hassani, a PhD student and lead author on the paper, examined the infrared light emitted from dust grains at different wavelengths to help categorize what they were seeing, such as whether an image showcased regular stars, massive star-forming complexes or background galaxies.
“At 21 micrometers [the infrared wavelength used for the images collected]si vous regardez une galaxie, vous verrez tous ces grains de poussière chauffés par la lumière des étoiles », explique Hassani.
À partir des images collectées, ils ont pu déterminer l’âge des étoiles. Ils ont découvert qu’ils observaient de jeunes étoiles qui « éclatent[ed] sur la scène pratiquement instantanément, beaucoup plus rapidement que beaucoup de modèles ne l’avaient prédit », déclare Rosolowsky.
“L’âge de ces [stellar] population est très jeune. Ils commencent vraiment à produire de nouvelles stars et ils sont vraiment actifs dans la formation de stars », explique Hassani.
Webb a deux côtés, séparés par son pare-soleil : un côté chaud face au Soleil et à la Terre, et un côté froid tourné vers l’espace, loin du Soleil et de la Terre. Les panneaux solaires, l’antenne de communication, le système de navigation et les systèmes électroniques résident du côté chaud face au Soleil et à la Terre. Les miroirs et les instruments scientifiques, très sensibles au rayonnement infrarouge, sont logés côté froid, où ils sont protégés par le pare-soleil. Crédit : STScI
Les chercheurs ont également découvert une relation étroite entre la masse des étoiles dans une région et leur luminosité. “Il s’avère que c’était un moyen brillant de trouver des étoiles de grande masse”, déclare Rosolowsky.
Rosolowsky qualifie les étoiles de grande masse de “rock stars” car “elles vivent vite, elles meurent jeunes et elles façonnent vraiment la galaxie qui les entoure”. Lorsqu’ils se forment, explique-t-il, ils libèrent d’énormes quantités de vent solaire et de bulles de gaz, ce qui arrête la formation d’étoiles dans cette zone particulière tout en remuant simultanément la galaxie et en déclenchant la formation d’étoiles dans d’autres zones.
“Nous avons découvert que c’est en fait vraiment essentiel pour la vie à long terme d’une galaxie, ce genre de mousse bouillonnante, car cela empêche la galaxie de passer par son carburant trop rapidement”, déclare Rosolowsky.
C’est un processus complexe, chaque nouvelle formation d’étoiles jouant un rôle plus important dans l’évolution de la galaxie au fil du temps, ajoute Hassani.
« Si vous avez une étoile en formation, cette galaxie est toujours active. Vous avez beaucoup de poussière et de gaz et toutes ces émissions de la galaxie qui déclenchent la prochaine génération de la prochaine formation d’étoiles massives et maintiennent la galaxie en vie.
Plus les scientifiques ont d’images qui documentent ces processus, mieux ils sont capables de déduire ce qui se passe dans des galaxies lointaines qui présentent des similitudes avec la nôtre. Plutôt que de regarder une seule galaxie en profondeur, Rosolowsky et Hassani veulent créer ce que Rosolowsky appelle une sorte d'”atlas galactique” en capturant des images en utilisant autant de méthodes que possible.
«Grâce à la collecte de toutes ces données, en créant ce grand atlas, nous serions en mesure de trier ce qui est spécial à propos d’une galaxie par rapport aux thèmes unificateurs qui façonnent les galaxies dans leur ensemble», explique Rosolowsky.
Référence : « PHANGS–JWST First Results : The 21 µm Compact Source Population » par Hamid Hassani, Erik Rosolowsky, Adam K. Leroy, Médéric Boquien, Janice C. Lee, Ashley T. Barnes, Francesco Belfiore, F. Bigiel, Yixian Cao , Mélanie Chevance, Daniel A. Dale, Oleg V. Egorov, Eric Emsellem, Christopher M. Faesi, Kathryn Grasha, Jaeyeon Kim, Ralf S. Klessen, Kathryn Kreckel, JM Diederik Kruijssen, Kirsten L. Larson, Sharon E. Meidt, Karin M. Sandstrom, Eva Schinnerer, David A. Thilker, Elizabeth J. Watkins, Bradley C. Whitmore et Thomas G. Williams, 16 février 2023, Les lettres du journal astrophysique.
DOI : 10.3847/2041-8213/aca8ab
Leur article était l’un des 21 articles de recherche sur les premiers résultats de la collaboration Physique à haute résolution angulaire dans les galaxies proches (PHANGS), publiés dans un numéro spécial de Les lettres du journal astrophysique.
