Le télescope spatial James Webb de la NASA a révélé les galaxies les plus lointaines jamais découvertes, dont certaines remontent à seulement 300 millions d’années après la création de l’univers lors du Big Bang – une époque où l’univers n’avait que 2% de son âge actuel.
Les galaxies primordiales ont été découvertes par une équipe internationale de scientifiques responsables de la conception de deux des instruments les plus récents du JWST. Le premier instrument, connu sous le nom de caméra infrarouge proche (NIRCam), est chargé d’observer une petite partie du ciel nocturne dans la constellation Fornax.
Pendant 10 jours, NIRCam a observé la lumière d’un groupe de près de 100 000 galaxies sur neuf longueurs d’onde infrarouges. À partir de cet ensemble de données, les astronomes ont isolé 250 des galaxies les plus faibles et les plus rouges et les ont ciblées avec un autre des instruments de JWST – le spectromètre proche infrarouge (NIRSpec).
NIRSpec est conçu pour collecter la lumière émise par les corps célestes et la décomposer en ses couleurs composantes. Ce processus crée des graphiques arc-en-ciel appelés spectres. Les astronomes peuvent analyser les spectres d’une galaxie pour tout découvrir, de sa composition élémentaire au nombre d’étoiles qu’elle contient, et même sa distance par rapport à la Terre.
Ce dernier est réalisé en mesurant un phénomène connu sous le nom de décalage vers le rouge. La lumière des galaxies lointaines peut mettre des milliards d’années à atteindre notre planète. Pendant ce temps, les longueurs d’onde de cette lumière s’étirent et s’allongent, se déplaçant lentement dans la partie « rouge » du spectre lumineux.
Lorsque la lumière voyage vers la Terre depuis sa source, elle traversera inévitablement de vastes nuages de poussière et de gaz interstellaires. Ces nuages sont connus pour absorber certaines longueurs d’onde de lumière, tout en permettant à d’autres de passer relativement sans entrave. Cette interférence crée un motif distinct dans le spectre de l’arc-en-ciel.
Un graphique montrant les positions et les décalages vers le rouge des galaxies Anton M. Koekemoer (STScI), Christopher Willmer (University of Arizona), JWST PEARLS Team Image processing: Rolf A. Jansen (ASU), Alyssa Pagan (STScI))
Les scientifiques ont pu déterminer l’âge et la distance des galaxies lointaines en observant à quel point les motifs dans les spectres se déplaçaient de leurs emplacements attendus en raison du décalage vers le rouge.
En utilisant cette technique, les scientifiques ont découvert quatre galaxies extrêmement anciennes qui se trouvent dans les données JWST, qui se seraient formées à peine 300 millions d’années après la création de l’univers lors du Big Bang. Cela la rend 100 millions d’années plus jeune que la plus ancienne galaxie jamais découverte par le télescope spatial Hubble.
Cela signifie que la lumière détectée par le JWST a quitté sa source il y a environ 13,4 milliards d’années, à une époque où l’univers n’avait que 2% de son âge actuel. L’âge record des galaxies les rendra inestimables pour les scientifiques qui tentent de découvrir les secrets de l’évolution de l’univers primitif.
« Il est difficile de comprendre les galaxies sans comprendre les premières périodes de leur évolution », a expliqué l’astronome Sandro Takela de l’Université de Cambridge, co-auteur d’une étude décrivant les découvertes. Université d’Arizona). « Comme pour les humains, une grande partie de ce qui se passe ensuite dépend de l’influence de ces premières générations d’étoiles. »
« Tant de questions intergalactiques attendent l’opportunité de transformation de Webb, et nous sommes ravis de pouvoir jouer un rôle dans la découverte de cette histoire. »
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Crédit image : Northrop Grumman.
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