L’un des objectifs de conception du télescope spatial James Webb était de fournir la capacité d’imager à des longueurs d’onde qui révéleraient les premières étoiles et galaxies de l’Univers. Maintenant, quelques semaines seulement après la révélation de ses premières images, nous obtenons une forte indication que c’est un succès. Dans certaines des données rendues publiques par la NASA, les chercheurs ont repéré jusqu’à cinq galaxies de l’Univers lointain, déjà présentes quelques centaines de millions d’années seulement après le Big Bang. S’il est confirmé qu’elles sont aussi éloignées qu’elles le paraissent, l’une d’entre elles sera la galaxie la plus éloignée jamais observée.
Ouverture
Pour bon nombre de ses observatoires, la NASA permet aux astronomes de soumettre des propositions d’observation et permet à ces utilisateurs d’avoir un accès exclusif aux données résultantes pendant un certain temps par la suite. Mais pour son nouvel instrument, la NASA a un ensemble d’objectifs où les données seront rendues publiques immédiatement, pour que quiconque les analyse comme il le souhaite. Certaines d’entre elles incluent des emplacements similaires à l’une des premières images publiées, où un grand amas de galaxies au premier plan agit comme une lentille pour grossir des objets plus éloignés.
(Vous pouvez consulter les détails de l’un des ensembles de données utilisés pour cette analyse, appelé GLASS, qui a utilisé le cluster Abell 2744 pour agrandir les objets distants, qui ont été encore agrandis par le télescope.)
Les images de cet ensemble de données étaient de longues expositions réalisées à différents morceaux du spectre infrarouge. La gamme complète des longueurs d’onde couvertes par l’instrument NIRCam a été divisée en sept morceaux, et chaque morceau a été imagé pendant 1,5 à 6,6 heures. Une grande équipe internationale de chercheurs a utilisé ces morceaux pour effectuer une analyse qui les aiderait à identifier les galaxies lointaines en recherchant des objets qui étaient présents dans certaines parties du spectre, mais absents d’autres.
La recherche était basée sur la compréhension que la majeure partie de l’Univers était remplie d’atomes d’hydrogène pendant des centaines de millions d’années après la formation du fond diffus cosmologique. Ceux-ci absorberaient toute lumière à ou au-dessus d’une longueur d’onde suffisante pour ioniser l’hydrogène, rendant essentiellement l’Univers opaque à ces longueurs d’onde. À l’époque, cette coupure se situait quelque part dans l’extrémité UV du spectre. Mais dans l’intervalle, l’expansion de l’Univers a déplacé cette coupure dans la partie infrarouge du spectre, l’une des principales raisons pour lesquelles le Webb a été conçu pour être sensible à ces longueurs d’onde.
D’abord vous ne le voyez pas (à gauche), puis vous le voyez. Les images à luminosité inversée montrent un objet apparaissant dans une région de l’espace mise en évidence par des réticules, mais uniquement à des longueurs d’onde plus longues.
L’équipe a donc recherché des objets qui étaient présents dans les images des morceaux d’énergie la plus basse du spectre infrarouge imagés par Webb mais absents des morceaux d’énergie plus élevée. Et le point précis auquel il a disparu indique à quel point la coupure est décalée vers le rouge pour cette galaxie, et donc à quelle distance se trouve la galaxie. (Vous pouvez vous attendre à ce que les recherches futures impliquent une approche similaire.)
Cette méthode a produit cinq objets d’intérêt différents, et un projet de manuscrit se concentre sur les deux plus éloignés d’entre eux : GLASS-z13 et GLASS-z11. Le premier est encore plus éloigné que la distance confirmée la plus éloignée de tout ce qui est repéré dans le Hubble Deep Field; s’il était confirmé, cela en ferait l’objet le plus éloigné que nous connaissions et donc le plus proche dans le temps du Big Bang.