Le télescope spatial James Webb assiste à l'aube de la lumière des étoiles

Notes principales de Télescope spatial James Webb Les résultats des premières fusions de galaxies indiquent que les étoiles se sont formées plus rapidement et plus efficacement qu’on ne le pensait auparavant, révélant des amas d’étoiles complexes et remettant en question les théories cosmologiques actuelles.

• Les galaxies et les étoiles ont évolué plus vite encore le Big Bang Que prévu.
• Des images détaillées de l’une des premières galaxies montrent que la croissance a été beaucoup plus rapide qu’on ne le pensait.

Une équipe de recherche internationale a réalisé des observations détaillées sans précédent de la première fusion de galaxies. Ils suggèrent que les étoiles ont évolué plus rapidement et plus efficacement que nous le pensions.

Ils ont utilisé le télescope spatial James Webb (JWST) pour observer l'objet massif tel qu'il existait 510 millions d'années après le Big Bang, soit il y a environ 13 milliards d'années.

« Lorsque nous avons fait ces observations, cette galaxie était 10 fois plus grande que toute autre galaxie découverte dans l'univers primitif », explique le Dr Kit Boyett, chercheur ASTRO 3D sur les premières galaxies, de l'Université de Melbourne. Il est l'auteur principal d'un article récemment publié dans Astronomie naturelle. L'article comprend 27 auteurs issus de 19 institutions d'Australie, de Thaïlande, d'Italie, des États-Unis, du Japon, du Danemark et de Chine.

Le télescope spatial James Webb, lancé en 2021, permet aux astronomes d’observer l’univers primitif d’une manière qui était auparavant impossible. Objets qui apparaissaient comme des points de lumière uniques dans les télescopes précédents, par ex. Le télescope spatial Hubblerévèle sa complexité.

Le télescope spatial James Webb montre les détails d'une fusion massive de galaxies il y a 13 milliards d'années. Crédit : Astro 3D

« Il est étonnant de voir la puissance du télescope spatial James Webb à fournir une vue détaillée des galaxies aux confins de l'univers observable, et ainsi à remonter le temps », déclare le professeur Michel Trinity, responsable du sujet et contrat ASTRO 3D First Galaxies. leader à l’Université de Melbourne. Le professeur Trinity ajoute : « Cet observatoire spatial change notre compréhension de la formation précoce des galaxies. »

Les observations présentées dans le présent article montrent une galaxie composée de plusieurs amas avec deux composants dans l'amas principal et une longue queue, indiquant une fusion en cours de deux galaxies en une galaxie plus grande.

« La fusion n'est pas encore terminée. Nous pouvons le dire par le fait que nous pouvons encore voir deux objets. La longue queue est probablement le résultat de certains matériaux jetés pendant le processus de fusion. Lorsque deux objets fusionnent, ils se débarrassent de « Cela nous indique qu'il y a une fusion et qu'il s'agit de la fusion la plus poussée jamais réalisée. »

Ces observations et d'autres réalisées à l'aide du télescope spatial James Webb incitent les astrophysiciens à réviser leurs modèles des premières années de l'univers.

« Avec James Webb, nous voyons plus d'objets dans l'univers primitif que ce à quoi nous nous attendions, et ces objets sont également plus massifs que nous le pensions », explique le Dr Boyett. « Notre cosmologie n'est pas nécessairement fausse, mais notre compréhension de la rapidité avec laquelle les galaxies se forment peut l'être, car elles sont plus grandes que ce que nous pensions possible. »

Autres galaxies anciennes. Crédit : Astro 3D

Les découvertes de l'équipe du Dr Boyett montrent que ces galaxies ont pu accumuler de la masse très rapidement en fusionnant.

Mais ce n’est pas seulement la taille des galaxies et la vitesse à laquelle elles se développent qui ont surpris le Dr Boyett. Son article décrit pour la première fois le nombre d'étoiles qui composent les galaxies en fusion, un autre détail rendu possible par le télescope spatial James Webb.

« Lorsque nous avons comparé notre analyse spectroscopique avec notre imagerie, nous avons trouvé deux choses différentes. L'image nous disait que le nombre d'étoiles était petit, mais la spectroscopie parlait d'étoiles très anciennes. Mais il s'avère que les deux sont vraies. » » dit Boyett. Parce que nous n'avons pas un groupe d'étoiles, mais deux. »

« Les anciens résidents sont là depuis longtemps et ce que nous pensons être en train de se produire, c'est que la fusion des galaxies produit de nouvelles étoiles et c'est ce que nous voyons sur l'imagerie – de nouvelles étoiles au-dessus des anciens résidents. »

La plupart des études de ces objets lointains montrent des étoiles très jeunes, mais cela est dû au fait que les étoiles plus jeunes sont plus brillantes et que leur lumière domine donc les données d'imagerie. Cependant, le télescope spatial James Webb permet des observations si détaillées que les deux groupes peuvent être distingués.

« Le fait est que la spectroscopie est si détaillée que nous pouvons voir les caractéristiques subtiles des étoiles anciennes qui nous indiquent en réalité qu'il y en a plus que nous ne le pensons », explique le Dr Boyett.

« Cela n’est pas entièrement surprenant, car nous savons que tout au long de l’histoire de l’univers, il y a eu des pics de formation de nouvelles étoiles pour diverses raisons, ce qui conduit à de multiples populations.

« Mais c'est la première fois que nous les voyons vraiment à cette distance. »

Cet article a des implications majeures pour la modélisation actuelle.

« Nos simulations pourraient produire un objet similaire à celui que nous avons observé, à peu près du même âge que l'univers, et avec à peu près la même masse. Cependant, c'est extrêmement rare. Très rare, il n'y en a qu'un seul dans tout le modèle.  » La chance d'observer « Nos observations suggèrent que soit nous sommes très chanceux, soit que nos simulations sont erronées, et ce genre de chose est plus courant qu'on ne le pense. »

« Ce qui nous manque, c'est que les étoiles se forment plus efficacement, et c'est peut-être ce que nous devons changer dans nos modèles. »

Référence : « Une galaxie massive en interaction 510 millions d'années après le Big Bang » de Kristan Boyett, Michele Trinti, Nisha Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamin Metha, Guido Roberts Borsani, Niccolò Dalmaso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Trio, Tucker Jones. Alaina Henry, Charlotte A. Mason, Takahiro Morishita, Themia Nanayakkara, Namrata Roy, Chen Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Marusha Bradac, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glezbrook, Laura Pinterici. , Eros Vanzella et Benedetta Vulcani, 7 mars 2024, Astronomie naturelle.
est ce que je: 10.1038/s41550-024-02218-7