 *Cette image du télescope spatial James Webley contient env. Au centre de cette image – la tache de lumière rose à six branches – se trouve le quasar J0100 + 2802, comme on le voit lorsque l’univers n’avait que 900 millions d’années. Crédits : NASA, Agence spatiale européenne, Agence spatiale canadienne, Simon Lilly (ETH Zurich), Daiichi Kashino (Université de Nagoya), Jorit Matei (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simko (MIT), Rungmon Bordoloi (NCSU) , Roy Mackenzie (ETH Zurich), Alyssa Pagan (STScI), Ruari Mackenzie (ETH Zurich)*
Il y a longtemps, quand l’univers était jeune, c’était difficile à voir. Au cours du premier milliard d’années environ après le Big Bang, l’espace entre les étoiles et les galaxies était rempli de nuages d’hydrogène gazeux refroidi, qui absorbaient toute la lumière. En conséquence, si une vie intelligente existait à ce moment-là, ils ne verraient rien d’autre que l’obscurité dans l’espace – aucune autre étoile ou galaxie ne leur serait visible.
Puis vint un moment que les astronomes ont appelé l’ère de la réionisation, lorsque tout l’hydrogène gazeux est passé d’opaque à transparent en se réchauffant et en s’ionisant. Les astronomes savaient que ce processus s’était produit (nous ne verrions pas l’univers même si ce n’était pas le cas). Jusqu’à présent, cependant, ils n’avaient aucune preuve tangible de la façon dont cela s’est produit.
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Maintenant, une équipe de chercheurs – Emission Line Galaxies and Intergalactic Gas in the Age of Reionization, ou EIGER – dirigée par Simon Lilly de l’ETH Zürich en Suisse, a utilisé le télescope spatial James Webb pour résoudre ce mystère.
En concentrant Webb sur une petite région de l’espace entre les constellations Poissons et Andromède, l’équipe a pointé le télescope directement sur un ancien objet brillant connu sous le nom de quasar J0100 + 2802. Un quasar est un trou noir supermassif au cœur d’une galaxie qui émet d’énormes quantités d’énergie car il consomme de la matière.Les quasars sont parmi les L’un des objets les plus brillants de l’univers.
Cette impression d’artiste montre à quoi pourrait ressembler un quasar lointain de près. Crédit : ESO/M. Kornmisser
Cependant, l’équipe EIGER ne s’intéressait pas seulement au quasar lui-même. Ils ont également utilisé Webb pour observer le comportement de la lumière du quasar lorsqu’elle passe à travers les gaz le long du trajet entre J0100 + 2802 et les instruments du télescope.
« Alors que la lumière du quasar voyageait vers nous à travers différentes zones de gaz, elle était soit absorbée par un gaz opaque, soit se déplaçait librement à travers un gaz transparent », La NASA a dit.
En ajoutant des données de Webb à des observations similaires recueillies par l’observatoire W.M. Keck à Hawaï, ainsi que par le très grand télescope de l’ESO et le télescope Magellan à l’observatoire Las Campanas, l’équipe EIGER a fait correspondre le comportement de la lumière aux positions des premières galaxies visibles le long de la ligne. -de-vue à J0100+2802.
Photographiées par le télescope spatial James Webb de la NASA, ces six galaxies sont apparues telles qu’elles apparaissaient alors que l’univers n’avait que 900 millions d’années. Crédits : NASA, Agence spatiale européenne, Agence spatiale canadienne, Simon Lilly (ETH Zurich), Daiichi Kashino (Université de Nagoya), Jorit Matei (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simko (MIT), Rungmon Bordoloi (NCSU) , Roary Mackenzie (ETH Zurich); Traitement d’image : Alyssa Pagan (STScI) et Rawari Mackie
« [These early galaxies] plus chaotique que celle de l’univers proche », Jorit Mate de l’ETH Zürich, auteur principal du livre Un Parmi les trois articles de l’équipe basés sur ces observations, V communiqué de presse. « Webb montre qu’ils formaient activement des étoiles et devaient lancer de nombreuses supernovae. Ils avaient un jeune homme plutôt aventureux ! »
Les résultats ont révélé que chaque galaxie était entourée d’un linceul de gaz chaud, ionisé et transparent d’un rayon de deux millions d’années-lumière. Pour une idée de l’échelle, le grand voisin le plus proche de notre galaxie, la galaxie d’Andromède, est à environ 2,5 millions d’années-lumière.
« Non seulement Webb montre clairement que ces régions transparentes existent autour des galaxies, mais nous avons également mesuré leur taille », a déclaré Daichi Kashino de l’Université de Nagoya, auteur principal du livre. dernier Parmi les articles rédigés par l’équipe, illustrés dans communiqué de presse. « En utilisant les données de Webb, nous voyons des galaxies réioniser le gaz qui les entoure. »
Comme résumé dans le tableau ci-dessous, les toutes premières galaxies de l’univers, elles-mêmes, étaient responsables de l’avènement de l’ère de la réionisation.
Les quatre étapes de l’ère de la réionisation. Crédit : NASA, ESA, ASC, Joyce Kang (STScI)
Alors qu’elles traversent des épisodes de formation d’étoiles et de mort stellaire à travers des supernovae, le rayonnement de ces galaxies est ce qui chauffe et ionise l’hydrogène gazeux, le transformant d’opaque en transparent. Ces bulles de gaz ionisé transparent se sont ensuite dilatées et fusionnées, permettant à la lumière de voyager loin à travers l’univers.
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Plus d’énigmes à résoudre
Alors même qu’ils répondaient à la question de savoir ce qui était finalement responsable de l’univers transparent que nous voyons aujourd’hui, cette équipe de chercheurs a également ajouté un autre mystère croissant sur l’univers primitif.
Compte tenu de ce que nous savons de la formation des étoiles et de la façon dont les étoiles se regroupent en galaxies, les astronomes pensaient avoir une bonne idée du nombre de galaxies qu’ils avaient trouvées dans l’univers primitif. mais, Les chiffres révélés par Webb Dépasse de loin ces attentes.
« Nous nous attendions à identifier quelques dizaines de galaxies qui étaient présentes à l’ère de la réionisation – mais nous avons facilement réussi à en identifier 117 », a expliqué Kashino.
De plus, les données recueillies par Webb ont permis à l’équipe de mesurer la masse du trou noir supermassif qui alimente le quasar J0100 + 2802. Ils ont découvert qu’il fait basculer les échelles cosmiques à environ 10 milliards de fois la masse de notre Soleil. Cela en fait le plus grand trou noir supermassif connu de l’univers primitif.
Anna Christina Ehlers du MIT, auteur principal du livre d’équipe Troisième articleà la NASA.
« C’est un autre mystère à résoudre ! »
