James Webb offre une vue imprenable et sans précédent sur l’univers primitif

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Le télescope spatial James Webb offre aux astronomes des images de notre univers d’une qualité inégalée. Les chercheurs pointent des zones déjà imagées par le télescope Hubble, mais les détails révélés par Webb sont incroyablement précis. Récemment, elle nous a permis d’envisager la galaxies le plus proche du Big Bang (le plus ancien) connu à ce jour. L’étude de ces amas d’étoiles pourrait révéler de précieux indices sur la formation de l’Univers primitif et son évolution.

le télescope spatial James Webb La NASA a été spécialement conçue pour détecter la faible lumière infrarouge de galaxies loin et donner aux astronomes un aperçu de launivers primitif. En effet, la lumière émise aux premiers âges de notre univers, pour nous parvenir, doit traverser l’espace et le temps.

Cependant, comme le prédit la théorie de la relativité d’Einstein, l’Univers est en constante expansion, ce qui éloigne les objets célestes les uns des autres. La lumière qui traverse l’Univers s’étire, et ses longueurs d’onde, qui sont initialement dans le spectre visible, s’allongent de plus en plus et finissent dans le proche infrarouge, voire l’infrarouge (pour la lumière des galaxies les plus lointaines).

Il faut savoir que la nature des galaxies durant cette première période lumineuse de l’Univers est mal connue ou comprise. Pour les scientifiques, après Big Bangl’univers était comme une soupe chaude de particules (c’est-à-dire des protons, neutrons et les électrons) et pas de lumière.

La lumière des objets datant de 100 à 250 millions d’années après le Big Bang est fortement décalée vers le rouge. © NASA/Aleš Tošovsky

Lorsque l’Univers a commencé à se refroidir, les protons et les neutrons ont commencé à se combiner en atomes d’hydrogène ionisé (et éventuellement d’hélium). Ces atomes d’hydrogène et d’hélium ionisés attirent les électrons, ce qui en fait des atomes neutres, ce qui permet à la lumière de voyager librement pour la première fois, puisque cette lumière ne diffuse plus d’électrons libres. L’univers n’était plus opaque !

Cependant, il faudra encore un certain temps (quelques centaines de millions d’années) avant que les premières étoiles ne commencent à se former. Mais les astronomes ne savent pas comment. Le télescope James Webb pourrait fournir la réponse avec ce nouvel instantané de l’univers primitif. Il a capturé une image d’un amas de galaxies appelé MACS0647, ainsi que le galaxie télécommande MACS0647-JD.

Une galaxie (connue depuis 10 ans) qui en cache une autre

Dan Coe, d’AURA/STScI pour l’Agence spatiale européenne et l’Université Johns Hopkins, dans un Libération de la NASA, explique avoir découvert la galaxie MACS0647-JD il y a 10 ans avec le télescope spatial Hubble. Il précise : ” À l’époque, avec Hubble, c’était juste ce léger point rouge. On pourrait dire que c’était vraiment petit, juste une petite galaxie dans les 400 premiers millions d’années de l’Univers. Maintenant, nous regardons avec Webb et nous pouvons voir DEUX objets ! ».

Image du télescope spatial Hubble de MACS0647-JD de 2012. © NASA, ESA, CSA, STScI et Tiger Hsiao (Johns Hopkins University)/Alyssa Pagan (STScI)

Lors de la conférence de presse sur cette découverte, le deuxième chercheur, Tiger Hsiao de l’université Johns Hopkins, souligne la différence de couleurs entre ces deux objets, l’un plus bleu, l’autre tirant sur le rouge. Il explique : ” Le gaz bleu et le gaz rouge ont des caractéristiques différentes. Le bleu révèle en fait une formation d’étoiles très jeune et presque sans poussière, mais le petit objet rouge a plus de poussière à l’intérieur et est plus ancien. Et leurs masses stellaires sont aussi probablement différentes ».

Bien que les deux auteurs ne puissent pas vraiment conclure sur la nature de cette observation, ils s’accordent à dire qu’il pourrait s’agir d’une fusion de galaxies dans les premiers instants de l’univers.

Une lentille gravitationnelle qui complète James Webb

La capture de cette image a été possible grâce à la présence d’une structure particulière dans cette zone de l’Univers, un lentille gravitationnelle. C’est un amas de galaxies situé devant la zone ciblée par le télescope. En raison de la forte gravité globale de cet amas, il agit comme une loupe sur les objets plus éloignés derrière lui. L’objectif grossit non seulement ces objets, mais multiplie également leur image dans différentes orientations. Dan Coe explique : En raison de la lentille gravitationnelle de l’énorme amas de galaxies MACS0647, il est divisé en trois images : JD1, JD2 et JD3. Ils sont amplifiés par des facteurs de huit, cinq et deux, respectivement. ».

L’amas de galaxies MACS0647 dévie et amplifie la lumière de la galaxie plus éloignée MACS0647-JD. Il a également triplé le système JD, faisant apparaître son image à trois endroits différents. Ces images, qui sont mises en surbrillance avec des cases blanches dans l’image centrale, sont étiquetées JD1, JD2 et JD3 ; des vues agrandies sont présentées dans les panneaux de droite. © NASA, ESA, CSA, STScI et Tiger Hsiao (Université Johns Hopkins)/Alyssa Pagan (STScI)

Selon Rebecca Larson, membre de l’équipe de l’Université du Texas à Austin, l’étude de ces images donnera un aperçu de la formation de ces galaxies et de leur évolution au fil du temps en une galaxie comme la Voie lactée.

Pour le trio de chercheurs, comme pour tous les astronomes de la NASA, les prouesses de James Webb sont stupéfiantes, d’autant que ces découvertes ne concernent que la première image du télescope. Rebecca Larson dit : Si vous regardez en arrière-plan, il y a tous ces petits points, et ce sont tous des galaxies ! Chacun d’eux. C’est incroyable la quantité d’informations que nous obtenons que nous ne pouvions pas voir auparavant. Et ce n’est pas un champ profond. Ce n’est pas une longue exposition. Nous n’essayons même pas d’utiliser ce télescope pour observer un lieu pendant longtemps. Ce n’est que le début ! ».

Enfin, comme mentionné CNNL’équipe de recherche a rédigé un Article sur la découverte de la fusion potentielle, mais comme pour la plupart des premières observations de Webb depuis le début des opérations scientifiques en juillet, les conclusions doivent encore passer par le processus d’examen par les pairs. L’équipe prévoit également une étude plus détaillée de MACS0647-JD en janvier.

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