Il ne se passe pas un mois sans le télescope spatial James Webb vous ne nous offrez pas un nouveau disque ou une nouvelle image à couper le souffle. Le dernier enregistrer battu consiste dans la découverte des deux galaxies le plus éloigné jamais observé, appelés Jades-Gs-z14-0 et Jades-Gs-z14-1. Pensez que ces galaxies ont été observées lorsque l'univers n'était encore qu'un 290 millions d'annéespratiquement très jeune par rapport à l'âge actuel de l'univers 13,8 milliards d'années. L'importance de la découverte ne réside pas seulement dans le relevé de distance, mais aussi dans le fait que l'observation de ces objets nous aide à comprendre quand et comment les premières galaxies ils ont été formés dans l'univers.
La découverte des galaxies les plus lointaines 290 millions d'années après le Big Bang
Il y a aussi un peu de Italie dans ce dossier car l'article rapportant la découverte de ces deux galaxies lointaines est dirigé par des physiciens Stefano Carniani de l'École Normale Supérieure de Pise. Les deux galaxies ont été découvertes grâce aux données de la collaboration internationale Jade (Enquête extragalactique profonde avancée Jwst).
Est Jades-Gs-z14-0 Que Jades-Gs-z14-1 ils avaient déjà été observés par James Webb avec des outils d'imagerie MIRI Et NirCam qui fonctionnent dans les longueurs d'onde deinfrarouge. Cependant, l’utilisation seule d’images constitue une manière imprécise de mesurer les données. distances en astronomie : c'est pourquoi les astronomes ont utilisé l'instrument NirSpec qui décompose la lumière des galaxies en longueurs d'onde qui la composent, permettant ainsi d'obtenir une estimation précise de la distance.
Les données ont montré comment Jades-Gs-z14-0 Et Jades-Gs-z14-1 ils ont un redshift de 14.3 Et 13.9 respectivement. Redshift 14 correspond à environ 13,5 milliards d'années-lumière et comme plus la distance est grande, plus l'époque cosmique d'où est partie la lumière est ancienne, cette distance correspond à un âge de l'univers d'environ 300 millions d'années. La lumière de Jades-Gs-z14-0, la plus éloignée des deux, a donc quitté la galaxie alors que l'univers n'avait que 290 millions d'annéesun enfant par rapport à l’âge actuel de 13,8 milliards d’années.
À partir de l'analyse des données, les astronomes ont découvert que les deux galaxies sont tres brillant pour l'ère cosmique dans laquelle ils se trouvent. Les deux ont une masse d'environ cent millions de fois celle du Soleil et forment de nouvelles étoiles à un rythme frénétique plus que 10 masses solaires par an. Compte tenu de l'âge de l'univers auquel ils se trouvent et de leur masse, ces deux objets ont été très efficace pour produire des étoiles. Selon les astronomes, ils ont atteint leur masse grâce à un formation intense d'étoiles de quelques des dizaines de millions d'annéesun nombre très rapide par rapport à celui attendu des observations précédentes.
L'importance de la découverte « record » du télescope spatial James Webb
Avant l'avènement de James Webb, l'opinion largement répandue parmi les astronomes était que l'univers primitif était constitué de galaxies nouvellement formées et sombres. Ces hypothèses ont été étayées par les résultats obtenus à partir des observations menées par le télescope spatial Hubble et par les prédictions des simulations numériques.
Cependant, JWST a révolutionné complètement ce scénario. Plus le télescope observait l'univers dans l'infrarouge, plus on découvrait de galaxies lointaines trop brillantes pour exister à cette époque dans l'univers. Jades-Gs-z14-0le plus éloigné des deux, est décidément différent de ce à quoi s'attendaient les astronomes car il est déjà riche en poussières et en atomes d'oxygène produit par la formation intense d’étoiles en son sein.
En fait, si les simulations numériques prédisent qu'une galaxie aussi avancée ne peut pas exister si près du Big Bang, les observations nous indiquent clairement que de telles galaxies existent, se forment et évoluent beaucoup plus rapidement qu’on ne le pensait auparavant. Même l'étude rapportant la découverte de Jades-Gs-z14-0 indique que la galaxie a atteint son stade actuel en seulement dix millions d'années.
Cette étude montre que ce que l'on savait des processus physiques qui régulent la formation des galaxies est en train de changer définitivement. modifié. La découverte d'un par JWST abondance de galaxies brillantes dans l'univers primordial, cela suggère que les galaxies se développent beaucoup plus vite que ce qu'on pensait. En continuant à ce rythme, les astronomes ne seraient pas surpris de trouver des galaxies encore plus lointaines grâce à JWST décalage vers le rouge 20/30c'est-à-dire quand l'univers n'avait que 100 à 150 millions d'années. De tels objets devraient non seulement conduire à une réécriture des livres d’astrophysique, mais commenceraient également à ébranler les principaux fondements de la cosmologie.
Comment les astronomes ont mesuré la distance entre les deux galaxies
Les astronomes ont réussi à mesurer la distance aux galaxies Jades-Gs-z14-0 Et Jades-Gs-z14-1 à travers spectre électromagnétique obtenu à partir de l’instrument NirSpec. En termes simples, le spectre montre la luminosité de la galaxie en fonction de la longueur d'onde de la lumière qui nous en vient. Plus la galaxie est lumineuse, plus la lumière nous parvient dans une certaine longueur d’onde et plus le spectre est intense.
La lumière d'une galaxie contient des informations sur étoiles, gaz et poussière contenues dans celui-ci. En particulier, le éléments chimiques contenu dans chacun de ces composants émettra de la lumière dans une certaine longueur d'onde donnant lieu à des caractéristiques telles que raies d'absorption ou d'émission d'un spectre.
Lors de l’identification d’un élément chimique particulier, les astronomes comparent la longueur d’onde mesurée sur le spectre à celle qu’émet l’élément chimique sur Terre. L'expansion de l'univers fait passer la lumière des objets éloignés avancer vers le rouge et cela d'autant plus que l'objet est éloigné. La même chose arrive à la lumière produite par les éléments chimiques, donc en la comparant avec l'émission sur Terre, les astronomes estiment à quelle distance se trouve la galaxie.
Dans cette étude particulière, les astronomes ont utilisé le Lyman-break pour estimer la distance de Jades-Gs-z14-0 Et Jades-Gs-z14-1. La cassure de Lyman est une discontinuité marquée dans le spectre électromagnétique provoquée par l'absorption de la lumière des galaxies par les atomes de hydrogène neutre présent dans l'univers. La cassure Lyman donne lieu à une situation particulière forme de marche dans le spectre électromagnétique. Sur Terre, la longueur d'onde de cette étape se situe dans le spectre ultraviolet, alors que dans le spectre de Jades-Gs-z14-0 Et Jades-Gs-z14-1 dans l'infrarouge, ce qui n'est possible que si les deux galaxies sont très éloignées de nous.