Hervé Henry
Semblables aux adolescents humains, les galaxies adolescentes sont maladroites, connaissent des poussées de croissance et apprécient le major metallic – le nickel, bien sûr.
Une équipe d’astrophysiciens dirigée par la Northwestern University vient d’analyser les premiers résultats de l’enquête CECILIA (Chemical Evolution Constrained using Ionized Lines in Interstellar Aurorae), un programme qui utilise le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA pour étudier la chimie des galaxies lointaines.
Selon les premiers résultats, les galaxies dites « adolescentes » – qui se sont formées deux à trois milliards d’années après le Huge Bang – sont inhabituellement chaudes et contiennent des éléments inattendus, comme le nickel, qui sont notoirement difficiles à observer.
La recherche sera publiée lundi 20 novembre dans The Astrophysical Journal Letters. Il s’agit de la première d’une série d’études à venir troubles de l’enquête CECILIA.
“Nous essayons de comprendre comment les galaxies se sont développées et ont changé au cours des 14 milliards d’années d’histoire cosmique”, a déclaré Allison Strom de Northwestern, qui a dirigé l’étude. “En utilisant le JWST, notre programme cible les galaxies adolescentes alors qu’elles traversent une période difficile de poussées de croissance et de changement. Les adolescents vivent souvent des expériences qui déterminent leur trajectoire vers l’âge adulte. Pour les galaxies, c’est la même chose.”
L’un des principaux chercheurs de l’enquête CECILIA, Strom est professeur adjoint de physique et d’astronomie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et membre du Centre d’exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique (CIERA) de Northwestern. Strom codirige l’enquête CECILIA avec Gwen Rudie, scientifique aux observatoires Carnegie.
« L’ADN chimique » donne un aperçu de la formation des galaxies
Nommé en l’honneur de Cecilia Payne-Gaposchkin, l’une des premières femmes à obtenir un doctorat. en astronomie, l’enquête CECILIA observe les spectres (ou la quantité de lumière sur différentes longueurs d’onde) de galaxies lointaines. Strom assess le spectre d’une galaxie à son « ADN chimique ». En examinant cet ADN au cours des années « adolescentes » d’une galaxie, les chercheurs peuvent mieux comprendre comment il s’est développé et comment il évoluera vers une galaxie as well as mature.
Par exemple, les astrophysiciens ne comprennent toujours pas pourquoi certaines galaxies apparaissent « rouges et mortes » alors que d’autres, comme notre Voie lactée, continuent de previous des étoiles. Le spectre d’une galaxie peut révéler ses éléments clés, tels que l’oxygène et le soufre, qui offrent une fenêtre sur ce qu’une galaxie faisait auparavant et sur ce qu’elle pourrait faire à l’avenir.
“Ces années d’adolescence sont vraiment importantes parce que c’est à ce moment-là que se produit le in addition de croissance”, a déclaré Strom. “En étudiant cela, nous pouvons commencer à explorer la physique qui fait que la Voie Lactée ressemble à la Voie Lactée – et pourquoi elle pourrait être différente de ses galaxies voisines.”
Dans la nouvelle étude, Strom et ses collaborateurs ont utilisé le JWST pour observer 33 galaxies adolescentes lointaines pendant 30 heures continues l’été dernier. Ensuite, ils ont combiné les spectres de 23 de ces galaxies pour construire une picture composite.
“Cela efface les détails des galaxies individuelles mais nous donne une meilleure idée d’une galaxie moyenne. Cela nous permet également de voir des caractéristiques in addition faibles”, a déclaré Strom. “C’est beaucoup in addition profond et additionally détaillé que n’importe quel spectre que nous pourrions collecter avec des télescopes au sol des galaxies de cette période de l’histoire de l’univers.”
Spectres surprend
Le spectre ultra-profond a révélé huit éléments distincts : l’hydrogène, l’hélium, l’azote, l’oxygène, le silicium, le soufre, l’argon et le nickel. Tous les éléments in addition lourds que l’hydrogène et l’hélium se forment à l’intérieur des étoiles. Ainsi, la présence de certains éléments renseigne sur la development des étoiles tout au prolonged de l’évolution d’une galaxie.
Alors que Strom s’attendait à voir des éléments furthermore légers, elle a été particulièrement surprise par la présence de nickel. In addition lourd que le fer, le nickel est scarce et incroyablement difficile à observer.
“Jamais dans mes rêves les additionally fous je n’aurais imaginé que nous verrions du nickel”, a déclaré Strom. “Même dans les galaxies proches, les gens ne l’observent pas. Il doit y avoir suffisamment d’élément présent dans une galaxie et les bonnes situations pour l’observer. Personne ne parle jamais d’observer le nickel. Les éléments doivent briller dans le gaz pour pouvoir l’observer. ”
Autre shock : les galaxies adolescentes étaient extrêmement chaudes. En examinant les spectres, les physiciens peuvent calculer la température d’une galaxie. Alors que les poches de galaxies les furthermore chaudes peuvent atteindre plus de 9 700 degrés Celsius (17 492 degrés Fahrenheit), les galaxies adolescentes atteignent des températures supérieures à 13 350 degrés Celsius (24 062 degrés Fahrenheit).
“Ce n’est qu’une preuve supplémentaire de la différence entre les galaxies lorsqu’elles étaient in addition jeunes”, a déclaré Strom. “En fin de compte, le fait que nous observions une température caractéristique as well as élevée n’est qu’une autre manifestation de leur ADN chimique différent, car la température et la chimie du gaz dans les galaxies sont intrinsèquement liées.”
L’étude, intitulée “CECILIA : Faint émission line spectre of z~2-3 star-forming galaxies”, a été financée par la NASA, la Fondation Pittsburgh et la Exploration Company for Scientific Progression. Les données ont été obtenues à partir des archives Mikulski pour les télescopes spatiaux du Room Telescope Science Institute et de l’observatoire WM Keck.
