Webb découvre deux galaxies remarquablement lumineuses dans l’univers primordial

Les deux nouvelles galaxies, baptisées GLASS-z12 et GLASS-z10, existaient environ 350 et 450 millions d’années après le Big Bang.

GLASS-z12 et GLASS-z10 ont été repérés dans le champ flanquant du cluster Hubble Frontier Fields Abell 2744, un groupe d’environ 500 galaxies – également connu sous le nom d’ACO 2744 et la boîte de Pandore – situé à environ 4 milliards d’années-lumière de la Terre.

Les détections ont été effectuées par le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb dans le cadre du programme scientifique GLASS-JWST Early Release et du Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS).

« Tout ce que nous voyons est nouveau. Webb nous montre qu’il existe un univers très riche au-delà de ce que nous imaginions », a déclaré le Dr Tommaso Treu, astronome à l’Université de Californie à Los Angeles.

« Une fois de plus, l’Univers nous a surpris. Ces premières galaxies sont très inhabituelles à bien des égards.

GLASS-z12 et GLASS-z10 existaient 350 et 450 millions d’années après le Big Bang (avec des décalages vers le rouge d’environ 12,5 et 10,5, respectivement), ce que les futures mesures spectroscopiques avec Webb aideront à confirmer.

Le précédent détenteur du record est une galaxie appelée GN-z11, qui existait 400 millions d’années après le Big Bang et a été découverte en 2016 par le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA et l’observatoire Keck.

“Avec Webb, nous avons été étonnés de trouver la lumière des étoiles la plus éloignée que quiconque ait jamais vue, quelques jours seulement après que Webb a publié ses premières données”, a déclaré le Dr Rohan Naidu, astronome au Harvard & Smithsonian’s Center for Astrophysics et au MIT.

“Alors que les distances de ces premières sources doivent encore être confirmées par spectroscopie, leurs luminosités extrêmes sont un véritable casse-tête, défiant notre compréhension de la formation des galaxies”, a ajouté le Dr Pascal Oesch, astronome à l’Université de Genève.

Les nouvelles observations de Webb poussent les astronomes vers un consensus selon lequel un nombre inhabituel de galaxies dans l’Univers primordial étaient beaucoup plus brillantes que prévu.

“Nous avons cloué quelque chose d’incroyablement fascinant”, a déclaré le Dr Garth Illingworth, astronome à l’Université de Californie à Santa Cruz.

« Ces galaxies auraient dû commencer à se rassembler peut-être juste 100 millions d’années après le Big Bang. Personne ne s’attendait à ce que l’âge des ténèbres se termine si tôt.

“L’univers primitif n’aurait eu qu’un centième de son âge actuel. C’est une tranche de temps dans le cosmos en évolution vieux de 13,8 milliards d’années.

“GLASS-z12 et GLASS-z10 ont beaucoup de lumière”, a ajouté l’astronome.

“Une option est qu’ils auraient pu être très massifs, avec beaucoup d’étoiles de faible masse, comme les galaxies ultérieures.”

“Alternativement, ils pourraient être beaucoup moins massifs, constitués de beaucoup moins d’étoiles extraordinairement brillantes, connues sous le nom d’étoiles de la population III.”

«Ils seraient les premières étoiles jamais nées, flamboyantes à des températures fulgurantes et composées uniquement d’hydrogène et d’hélium primordiaux; ce n’est que plus tard que les étoiles cuisineraient des éléments plus lourds dans leurs fours à fusion nucléaire. Aucune étoile primordiale aussi extrêmement chaude n’est vue dans l’univers local.

« En effet, la source la plus éloignée est très compacte, et ses couleurs semblent indiquer que sa population stellaire est particulièrement dépourvue d’éléments lourds et pourrait même contenir quelques étoiles de Population III. Seuls les spectres Webb le diront », a déclaré le Dr Adriano Fontana, astronome à l’Institut national italien d’astrophysique.

“Les estimations actuelles de la distance de Webb à ces deux galaxies sont basées sur la mesure de leurs couleurs infrarouges.”

“Finalement, des mesures de spectroscopie de suivi montrant comment la lumière a été étirée dans l’Univers en expansion fourniront une vérification indépendante de ces mesures cosmiques.”

Les résultats figurent dans deux articles de la Lettres du journal astrophysique.

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Rohan P.Naidu et al. 2022. Deux candidats galactiques remarquablement lumineux à z ≈ 10–12 révélés par JWST. ApJL 940, L14 ; est ce que je: 10.3847/2041-8213/ac9b22

Cadre castillan et al. 2022. Premiers résultats de GLASS-JWST. III. Candidats Galaxy à z ~ 9–15. ApJL 938, L15 ; deux: 10.3847/2041-8213/ac94d0