Recherche INSTITUT-IphU Il y a très très longtemps, dans une galaxie très très éloignée... avec JWST

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Le télescope spatial James Webb (JWST) est le successeur du télescope spatial Hubble. JWST est conçu pour répondre aux questions existentielles sur nos origines : de la formation des étoiles et des planètes à la naissance des premières galaxies dans l’Univers primitif. JWST a été construit par un partenariat international comprenant la NASA, l’ESA et la CSA. Le télescope a été lancé sur une Ariane 5 depuis le central spatial européen de Kourou le 25 décembre 2021 à 13h20 (heure européenne) et il a atteint son orbite finale autour du point L2 le 24 janvier 2022.

Le programme Cosmic Evolution Early Release Science ( CEERS ) fait partie du programme JWST Early Release Science (ERS). Notre équipe CEERS a identifié une galaxie candidate à un redshift z ~ 14, lorsque l’univers avait moins de 290 millions d’années après le Big Bang (13,8 milliards d’années aujourd’hui). Nous avons pré-publié l’étude de cette galaxie surnommée « Maisie’s Galaxy » (du nom de la fille du premier auteur) le 25 juillet 2022 sur le site d’archive ouverte arXiv. Il est intitulé : « A Long Time Ago in a Galaxy Far, Far Away: A Candidate z ~ 14 Galaxy in Early Imagerie JWST CEERS ».

L’image de gauche est un composite de HST/ACS F606W et F814W en bleu, F115W et F150W en vert et F200W en rouge. Cela montre que la galaxie candidate est rouge en raison du décalage vers le rouge très élevé , ce qui est dû au fait qu’ aucun flux n’est détecté dans les filtres associés aux couleurs bleue et verte. L’image de droite montre une approximation de la "vraie" image couleur, composée entièrement des filtres de filtres à grande longueur d’onde ( F277W en bleu, F356W en vert, F410M + F444W en rouge). La barre d’échelle correspond à 1 kpc (physique) or about 3000 light-years. Crédit : Steven Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Casey Papovich (Texas A&M), Denis Burgarella, Véronique Buat, Laure Ciesla et Lise-Marie Seillé (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM), et l ’ équipe du CEERS.

Denis Burgarella commente : « Nous ne nous attendions pas à trouver une telle galaxie dans ces premières images du JWST. En effet, il était tout à fait improbable qu’une telle détection à ce redshift puisse être réalisée dans un champ correspondant à seulement 20% de l’ensemble du champ de vue de CEERS. Pourquoi? Avant JWST, la plupart des modèles ne prévoyaient pas que de si grosses galaxies existeraient si tôt dans la vie de l’Univers. Bien que nous n’ayons trouvé qu’une seule galaxie jusqu’à présent, le champ de vue analysé reste très petit et la plupart des modèles prédisent moins d’une source sur cette surface du ciel »

Un autre fait inattendu à propos de la galaxie de Maisie, étonnamment, est qu’elle est relativement massive (environ 300 millions de masses solaires comparées à environ 200 milliards de masses solaires pour la Voie Lactée). En fait, les galaxies commençaient à peine à se former et les scientifiques ne s’attendaient pas à ce que de telles galaxies existent aussi proche du Big Bang, dans le temps. Laure Ciesla ajoute : « Nous ne nous attendions pas à découvrir des candidates galaxies à des redshifts supérieurs à z = 10, aussi vite. Ces premiers résultats du JWST sont tout à fait étonnant, mais en même temps excitants. Cette galaxie formerait des étoiles au même rythme que la Voie Lactée aujourd’hui. Toutefois, on ne peut exclure que les caractéristiques des étoiles sont différentes ». Véronique Buat conclut : « A ce qu’il faudrait désormais appeler le "bas" redshift (pour z ~ 3 à 5), nous pourrons cartographier les galaxies avec une précision inégalée pour comprendre leur évolution ».


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