Une semaine plus tard, les astronomes ont découvert une galaxie plus profonde dans le temps

Les données du télescope spatial Webb ne sont parvenues aux mains des astronomes qu’au cours des dernières semaines, mais ils attendent cela depuis des années, et il semble que les analyses soient en place. Le résultat a été comme une course dans le temps, car de nouvelles découvertes ont trouvé des objets qui se sont formés beaucoup plus près du Big Bang qui a produit notre univers. la semaine dernière, Une de ces recherches Une galaxie qui existait est apparue moins de 400 millions d’années après le Big Bang. Cette semaine, une nouvelle analyse a révélé une galaxie apparue seulement 233 millions d’années après l’émergence de l’univers.

Cette découverte est un heureux sous-produit de travaux visant à répondre à une question plus générale : combien de galaxies devrions-nous nous attendre à voir à différents moments après le Big Bang ?

Dans le temps

Comme nous l’avons signalé la semaine dernière, l’univers primitif était opaque à la lumière à toutes les longueurs d’onde transportant plus d’énergie qu’il n’en faut pour ioniser l’hydrogène. Cette énergie se trouve dans la partie ultraviolette du spectre, mais le décalage vers le rouge causé par les 13 milliards d’années d’expansion de l’univers a déplacé ce point de coupure vers la partie infrarouge du spectre. Pour trouver des galaxies de cette époque, nous devons rechercher des objets qui ne sont pas visibles à des longueurs d’onde infrarouges plus courtes (ce qui signifie que la lumière était autrefois au-dessus du point de coupure de l’hydrogène), mais qui apparaissent dans des longueurs d’onde à plus faible énergie.

Plus la frontière entre l’invisible et le visible dans l’infrarouge est profonde, plus le décalage vers le rouge est fort et plus l’objet est éloigné. Plus un objet est éloigné, plus le temps est proche du Big Bang.

Les études de ces galaxies peuvent nous dire quelque chose sur leurs propriétés individuelles. Mais l’identification d’un grand groupe de galaxies primitives peut nous aider à déterminer à quelle vitesse elles se sont formées et à identifier tout changement dans la dynamique galactique qui s’est produit à un moment précis dans le passé de l’univers. Ce changement dans le temps de la fréquence des objets visibles est appelé la « fonction de luminosité », et certains travaux ont été réalisés pour décrire la fonction de luminosité des premières galaxies. Mais les longueurs d’onde infrarouges des premières galaxies sont absorbées par l’atmosphère terrestre, et doivent donc être imagées depuis l’espace. C’était l’un des objectifs de conception du télescope Webb.

Les nouveaux travaux se sont concentrés sur l’examen de la fonction de luminosité des galaxies qui se sont formées peu de temps (astronomiquement parlant) après le Big Bang. Mais lors de la création d’un catalogue des premières galaxies, les chercheurs ont découvert ce qui semble être la plus ancienne galaxie jamais photographiée.

Sélection d’emploi

Les chercheurs ont utilisé deux sources de données pour reconstruire l’apparence des galaxies à différents moments. L’un a été produit en analysant le travail effectué avec un télescope infrarouge (l’ESA vue du télescope) et le télescope spatial Spitzer, qui ont tous deux photographié des galaxies qui étaient relativement plus anciennes lorsqu’elles ont produit la lumière qui atteint maintenant la Terre – environ 600 millions d’années ou plus après le Big Bang. Autres données intégrées générées par Webb, y compris les ensembles de données analysés dans l’article Signalez-nous Et la zone a été filmée en La première image publique. Dans tous les cas, les chercheurs ont recherché la même chose : des choses qui étaient présentes aux longueurs d’onde infrarouges les plus longues mais absentes aux plus courtes.

Au total, l’équipe a identifié 55 galaxies lointaines, dont 44 n’avaient jamais été observées auparavant. Trente-neuf d’entre eux proviennent de données Web, et ce nombre inclut les deux anciennes galaxies identifiées la semaine dernière. Les chiffres ne sont pas particulièrement précis pour les décalages vers le rouge plus élevés, car ils sont basés sur une ou deux galaxies seulement. Mais en général, la tendance est à une diminution progressive des objets visibles à quelques centaines de millions d’années du Big Bang, sans changements brusques ni coupures.

Mais ce qui est étonnant, c’est qu’il existe des données pour une galaxie à un très grand décalage vers le rouge (z = 16,7, pour ceux qui comprennent ce genre de choses). Cela le place à moins de 250 millions d’années après le Big Bang. Cette distance dépend en partie du fait que le premier filtre de longueur d’onde dans lequel l’objet apparaît y apparaît très opaque, indiquant qu’il est faible aux longueurs d’onde autorisées par le filtre. Cela indique que la coupure de la lumière induite par l’hydrogène est proche du bord de la bande du filtre.

Comme les galaxies lointaines décrites la semaine dernière, il semble également avoir l’équivalent d’un milliard de soleils de matière sous forme d’étoiles. Les chercheurs estiment qu’il a peut-être commencé à former des étoiles 120 millions d’années après le Big Bang, et certainement il y a 220 millions d’années.

Les chercheurs sont tout à fait convaincus que cette nouvelle galaxie est une véritable découverte : « Après des recherches approfondies, nous ne pouvons actuellement trouver aucune explication raisonnable à cet objet, autre qu’une nouvelle galaxie à décalage vers le rouge. » Et en ajoutant une deuxième confirmation indépendante des découvertes de galaxies précédentes, cela augmente considérablement notre confiance dans ces découvertes. Tout cela suggère que le nouveau télescope tient ses promesses, du moins en ce qui concerne les premières galaxies.

La grande question est maintenant de savoir ce qui apparaîtra lorsqu’ils viseront des régions avec des lentilles élevées, qui pourraient être capables de zoomer sur des objets à un point où nous pouvons imager les structures au sein de ces premières galaxies. Nous l’avons probablement déjà fait, mais nous devrons attendre que les descriptions apparaissent dans le fichier arXiv.

fichier arXiv. Numéro abstrait : 2207.12356 (À propos d’arXiv).