Webb révèle une galaxie scintillante avec les plus anciens amas d’étoiles de l’univers

À l’aide du télescope spatial James Webb (JWST), les chercheurs du Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) ont identifié les amas globulaires les plus nombreux jamais découverts. Ces amas denses de millions d’étoiles pourraient être des reliques contenant les premières et les plus anciennes étoiles de l’univers.

Première analyse de la première image de Webb, Deep Field, représentant certaines des premières images de l’univers galaxiesaujourd’hui dans La Lettres du journal astrophysique.

déclare Lamia Moola, boursière Dunlap au Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics de l’Université de Toronto et co-auteure principale de l’étude. « Cette découverte dans le premier champ profond de Webb fournit déjà un aperçu détaillé de la première étape de la formation des étoiles, confirmant l’incroyable puissance de JWST. »

Dans la première image en champ profond finement détaillée de Webb, les chercheurs se sont concentrés sur ce qu’ils ont surnommé la « Sparkler Galaxy », les neuf milliards Années lumière loin. Cette galaxie tire son nom des objets compacts qui apparaissent comme de petits points jaune-rouge qui l’entourent, appelés par les chercheurs « étincelles ». L’équipe a émis l’hypothèse que ces étincelles pourraient être soit de jeunes amas d’étoiles en formation active – nés trois milliards d’années après le Big Bang au plus fort de la formation d’étoiles – soit d’anciens amas globulaires. Les amas globulaires sont d’anciens groupes d’étoiles du début de la galaxie et contiennent des indices sur les premières étapes de leur formation et de leur croissance.

À partir de leur analyse initiale de 12 de ces objets compacts, les chercheurs ont déterminé que cinq d’entre eux ne sont pas seulement des amas globulaires, mais sont parmi les plus anciens connus.

déclare Kartheik G. Iyer, boursier Dunlap au Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics de l’Université de Toronto et co-auteur de l’étude. « Parce que nous pouvons observer la luminescence sur une gamme de longueurs d’onde, nous pouvons la modéliser et mieux comprendre ses propriétés physiques, telles que leur âge et le nombre d’étoiles qu’elles contiennent. Nous espérons savoir que des amas globulaires observables d’une telle grandeur stimuleront davantage la science et rechercher des objets avec JWST. » similaire. »

La Voie lactée contient environ 150 amas globulaires, et comment et quand ces masses denses d’étoiles se sont formées n’est pas bien compris. Les astronomes savent que les amas globulaires peuvent être très anciens, mais mesurer leur âge est un défi majeur. Utilisation de groupes globulaires trop éloignés pour la date d’âge premières étoiles Dans les galaxies lointaines, cela n’a jamais été fait auparavant et n’est possible qu’avec JWST.

« Ces amas nouvellement identifiés se sont formés près de la première fois que des étoiles auraient pu se former », explique Moola. « Parce que la galaxie Sparkler est tellement plus éloignée que notre Voie lactée, il est plus facile de déterminer l’âge de ses amas globulaires. Nous observons Sparkler tel qu’il était il y a neuf milliards d’années, lorsque l’univers n’avait que quarante-quatre ans milliards d’années, en regardant quelque chose qui s’est passé il y a longtemps. » Pensez-y comme deviner l’âge d’une personne en fonction de son apparence – il est facile de faire la différence entre 5 et 10 ans, mais il est difficile de faire la différence entre 50 et 55. »

Jusqu’à présent, les astronomes n’ont pas pu voir les objets compacts entourant la galaxie Sparkler à l’aide du télescope spatial Hubble (HST). Cela a changé lorsque JWST a augmenté la résolution et la sensibilité, révélant pour la première fois les minuscules points entourant la galaxie dans la première image Deep Field de Webb. La galaxie Sparkler est spéciale car elle est agrandie d’un facteur 100 en raison d’un effet appelé lentille de gravité— où l’amas de galaxies SMACS 0723 au premier plan déforme ce qui se cache derrière, comme une loupe géante. De plus, la lentille gravitationnelle produit trois images distinctes de Sparkler, permettant aux astronomes d’étudier la galaxie plus en détail.

« Notre étude Sparkler met en évidence l’énorme puissance de la combinaison des capacités uniques de JWST avec le grossissement naturel fourni par une lentille gravitationnelle », a déclaré Chris Willott, chef d’équipe CANUCS du Centre de recherche Herzberg pour l’astronomie et l’astrophysique du Conseil national de recherches. « L’équipe est enthousiasmée par d’autres découvertes à venir lorsque JWST visera les amas de galaxies CANUCS le mois prochain. »

Les chercheurs ont combiné les nouvelles données de la caméra infrarouge proche (NIRCam) de JWST avec les données d’archives HST. NIRCam détecte les objets faibles en utilisant des longueurs d’onde plus longues et plus rouges pour surveiller ce qui est visible à l’œil humain et jusqu’au HST. Le grossissement induit par la lentille par l’amas de galaxies et la haute résolution de JWST rendent possible l’observation d’objets compacts.

L’instrument NIRISS Near Infrared Imaging Spectrograph and Non-Slit Spectrophotometer (NIRISS) de fabrication canadienne sur JWST a fourni une confirmation indépendante que les objets sont d’anciens amas globulaires parce que les chercheurs n’ont pas observé de lignes d’émission d’oxygène – des émissions avec des spectres mesurables qui émettent de petites particules actives amas stellaires. NIRISS a également aidé à révéler l’architecture d’image à trois lentilles de Sparkler.

déclare Marcin Sawicki, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en astronomie, professeur à l’Université Saint Mary’s et coauteur de l’étude. Voir de nombreux Sparkler Groupes de boules Les images prises trois fois indiquaient qu’il était en orbite autour de la galaxie Sparkler plutôt que d’être devant elle simplement par hasard. »

Le JWST surveillera les champs CANUCS à partir d’octobre 2022, en tirant parti des données du JWST pour examiner cinq groupes massifs de galaxies, autour desquels les chercheurs s’attendent à trouver d’autres systèmes de ce type. De futures études travailleront également sur la modélisation de la galaxie Réunis Comprendre l’effet de lentille et effectuer des analyses plus puissantes pour expliquer l’histoire de la formation des étoiles.

Les institutions collaboratrices comprennent l’Université York et des institutions aux États-Unis et en Europe. La recherche a été financée par l’Agence spatiale canadienne et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.