Les astrophysiciens confirment que ce sont les galaxies les plus faibles jamais vues dans l’univers primitif

Une équipe internationale de chercheurs dirigée par des astrophysiciens de l’Université de Californie a confirmé l’existence de la galaxie la plus faible jamais vue dans l’univers primitif. La galaxie, appelée JD1, est l’une des galaxies les plus éloignées identifiées à ce jour, et est typique du type de galaxie qui a brûlé à travers le brouillard d’atomes d’hydrogène laissé par le Big Bang, permettant à la lumière de pénétrer l’univers et de le façonner. être ce qu’il est aujourd’hui.

La découverte a été faite à l’aide du télescope spatial James Webb de la NASA, et les résultats ont été publiés dans la revue d’accord.

Le premier milliard d’années de l’univers a été une période critique de son évolution. Après le Big Bang, il y a environ 13,8 milliards d’années, l’univers s’est suffisamment dilaté et refroidi pour former des atomes d’hydrogène. Les atomes d’hydrogène absorbent les photons ultraviolets des jeunes étoiles. Cependant, ce n’est qu’à la naissance des premières étoiles et galaxies que l’univers s’est assombri et est entré dans une période connue sous le nom d’âge sombre cosmique.

L’apparition des premières étoiles et galaxies plusieurs centaines de millions d’années plus tard a baigné l’univers d’une lumière ultraviolette énergétique qui a commencé à brûler ou à ioniser le brouillard d’hydrogène. Ceci, à son tour, permet aux photons de voyager dans l’espace, rendant l’univers transparent.

Déterminer les types de galaxies qui ont dominé cette ère – surnommée l’ère de la réionisation – est un objectif majeur de l’astronomie aujourd’hui, mais jusqu’à ce que le télescope Webb soit développé, les scientifiques n’avaient pas les instruments infrarouges sensibles nécessaires pour étudier les premières générations de galaxies.

“Jusqu’à présent, la plupart des galaxies du JWST sont des galaxies lumineuses rares et ne sont pas censées représenter les jeunes galaxies qui habitaient l’univers primitif”, a déclaré Guido Roberts-Borsani, chercheur postdoctoral à l’UCLA et premier auteur de l’étude. Ainsi, bien qu’importants, ils ne sont pas considérés comme le principal facteur brûlant tout ce brouillard d’hydrogène.

“Les galaxies ultra-légères comme JD1, en revanche, sont beaucoup plus nombreuses, c’est pourquoi nous pensons qu’elles sont plus représentatives des galaxies qui ont subi une réionisation, permettant à la lumière ultraviolette de voyager sans entrave dans l’espace et le temps.”

JD1 est trop faible et distant pour être étudié sans un télescope puissant – et un coup de main de la nature. JD1 se trouve derrière un grand groupe de galaxies proches, appelées Abell 2744, dont les forces gravitationnelles combinées courbent et amplifient la lumière de JD1, la faisant apparaître 13 fois plus grande et plus brillante qu’elle ne devrait l’être. L’effet, connu sous le nom de lentille gravitationnelle, est similaire à la façon dont une lentille grossissante déforme et agrandit la lumière dans son champ de vision ; Sans lentille de gravité, le JD1 aurait probablement été manqué.

Les chercheurs ont utilisé l’instrument de spectromètre proche infrarouge du télescope Webb, NIRSpec, pour obtenir le spectre de lumière infrarouge de la galaxie, ce qui leur a permis de déterminer avec précision son âge et sa distance par rapport à la Terre, ainsi que le nombre d’étoiles et la quantité de poussière et de débris lourds. . les éléments qui le composent dans une durée de vie relativement courte.

La combinaison du zoom gravitationnel de la galaxie et des nouvelles images de l’autre instrument proche infrarouge de Webb, NIRCam, a également permis à l’équipe d’étudier la structure de la galaxie avec des détails et une résolution sans précédent, découvrant les trois principales crêtes de poussière et de gaz qui composent les étoiles. . L’équipe a utilisé les nouvelles données pour retracer la lumière de JD1 jusqu’à sa source et sa forme d’origine, découvrant des galaxies denses qui ne représentent qu’une fraction de la taille des galaxies anciennes comme la Voie lactée, qui a 13,6 milliards d’années.

Étant donné que la lumière met du temps à se rendre sur Terre, JD1 ressemble à ce qu’elle était il y a environ 13,3 milliards d’années, lorsque l’univers n’avait qu’environ 4% de son âge actuel.

“Avant que le télescope Webb ne soit allumé, il y a à peine un an, nous ne pouvions même pas rêver de confirmer une galaxie aussi faible”, a déclaré Tommaso Trio, professeur de physique et d’astronomie à l’UCLA et auteur des deux études. « La combinaison de JWST et de la puissance d’amplification des lentilles gravitationnelles est révolutionnaire. Nous réécrivons actuellement le livre sur la formation et l’évolution des galaxies au lendemain du Big Bang.”

Cette étude a été publiée dans la revue d’accord.