Webb montre les régions de formation de nouvelles étoiles et d’évolution des galaxies

Le 11 octobre 2022, le télescope spatial James Webb de la NASA a passé plus de 20 heures à observer pour la première fois le Hubble Ultra Deep Field, longuement étudié. Le programme General Observer (GO 1963) s’est concentré sur l’analyse de terrain à des longueurs d’onde comprises entre environ 2 et 4 microns.

Nous avons discuté avec Christina Williams (NOIRLab), Sandro Tequila (Université de Cambridge) et Michael Maceda (Université du Wisconsin-Madison) pour en savoir plus sur la première observation du Hubble Very Deep Field à travers les yeux de Webb.

Qu’est-ce qu’il est important que les gens sachent à propos de ces notes Web ?

Michael Maceda : Le fait que nous voyons du gaz ionisé chaud nous indique exactement où les étoiles naissent dans ces galaxies. Maintenant, nous pouvons séparer ces régions de l’endroit où se trouvent réellement les étoiles. Cette information est très importante car, après des milliards d’années, on ne sait pas exactement comment les galaxies sont devenues ce qu’elles sont aujourd’hui. Il est important de noter que nous n’avons pas encore tout vu. L’ensemble de notre programme a duré environ 24 heures, ce qui n’est pas long dans le grand schéma du temps passé par d’autres observatoires. Mais, même dans cette période de temps relativement courte, nous commençons à former une nouvelle image de la croissance des galaxies à ce moment vraiment excitant de l’histoire de l’univers.

Qu’est-ce qui vous intéresse d’apprendre en explorant le Hubble Ultra Deep Field avec Webb ?

Christina Williams : Nous avons suggéré d’imager le champ ultra-profond à l’aide de certains des filtres d’image à bande médiane NIRCam de Webb, ce qui nous a permis de capturer des images de caractéristiques spectrales avec une plus grande précision qu’avec des filtres à large bande, car les filtres à bande médiane couvrent une plage de longueurs d’onde plus courte. Cela nous donne plus de sensibilité en colorimétrie, nous aidant à comprendre l’histoire de la formation des étoiles et les propriétés d’ionisation des galaxies au cours du premier milliard d’années de l’univers, comme à l’ère de la réionisation. Mesurer l’énergie produite par les galaxies à cette époque nous aidera à comprendre comment les galaxies ont réionisé l’univers, le faisant passer d’un gaz neutre à un plasma ionisé comme il l’était après le Big Bang.

Sandro Taquila : L’une des principales questions en suspens en astrophysique extragalactique est de savoir comment se forment les premières galaxies. Parce que les bandes moyennes couvrent une gamme de longueurs d’onde différentes, nous pouvons soit trouver directement certaines des premières galaxies de l’univers primitif, soit nous pouvons dater les étoiles dans les galaxies lorsque l’univers avait environ un milliard d’années pour comprendre quand une galaxie a réellement formé son étoiles dans le passé. Cette enquête permet de déterminer la formation des premières galaxies.

Michael : Les capacités que nous avons avec les filtres milieu de bande Webb sont en fait assez nouvelles. Nous obtenons une sorte d’hybride entre l’imagerie et la spectroscopie, donc nous obtenons essentiellement des informations détaillées sur toutes les galaxies dans le champ, contrairement à la spectroscopie traditionnelle où vous ne pouvez sélectionner que quelques galaxies dans le champ de vision à étudier. C’est vraiment une image complète dans le sens où ces informations complètent une grande partie des données disponibles, pas seulement de Hubble, mais d’instruments au sol comme MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) sur le Very Large Telescope, où nous avons la spectroscopie à différentes longueurs d’onde d’un certain nombre de ces choses. MUSE est très bon pour trouver des galaxies qui ont une émission Lyman alpha, ou de la lumière provenant d’hydrogène ionisé, dans ces galaxies, qui sont le type de galaxies qui étaient présentes lorsque la réionisation était terminée. Ces nouvelles données sont une pièce manquante que nous n’avions pas auparavant pour comprendre la gamme complète des galaxies dans ce domaine.

Y avait-il quelque chose d’inattendu dans ces données qui vous a surpris ?

Michael : Je ne sais pas si j’ai été complètement surpris, mais les photos se sont avérées meilleures que ce à quoi je m’attendais. Sur ces images, vous pouvez voir à l’œil nu qu’il s’agit d’un gaz ionisé sur une assez grande surface. Je ne m’attendais pas à ce que tout soit résolu, mais nous avons une résolution suffisamment élevée pour le voir réellement. Et je suis content de le voir parce qu’il aurait été très difficile de comprendre ce qui se passait.

Christina : Je pense que voir à quel point les photos sont belles et de haute qualité était définitivement un point culminant. Nous pensions que nous serions capables de faire des choses comme ça, mais c’était une chose différente de voir et d’avoir les vraies données dans la pratique.

Pourquoi avez-vous choisi de publier les données immédiatement ?

Sandro : Les galaxies sont des systèmes très complexes dans lesquels un large éventail de processus différents opèrent à différentes échelles spatiales et temporelles, il existe donc de nombreuses approches qui peuvent être utilisées pour mieux comprendre la physique des galaxies. Ainsi, le fait de le mettre à la disposition de nombreux groupes différents facilitera la recherche d’idées.

Christina : Le Web est encore très récent et les gens apprennent encore les meilleures pratiques sur la façon d’analyser les ensembles de données. Il est donc utile pour tout le monde de disposer immédiatement de quelques ensembles de données pour aider les gens à comprendre comment utiliser au mieux les données de Webb à l’avenir et pour mieux planifier les programmes des futurs cours basés sur une expérience réelle des données.

Le télescope spatial James Webb est le télescope spatial le plus grand, le plus puissant et le plus complexe au monde jamais construit. Webb résoudra les mystères de notre système solaire, regardera au-delà des mondes lointains autour d’autres étoiles et sondera des structures mystérieuses, les origines de l’univers et notre place dans celui-ci. Webb est un programme international piloté par la NASA avec ses partenaires l’ESA (Agence Spatiale Européenne) et l’Agence Spatiale Canadienne.