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

À l’aide du télescope spatial James Webb (JWST), des chercheurs de l’équipe canadienne NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) ont identifié les amas globulaires les as well as éloignés jamais découverts. Ces groupes denses de hundreds of thousands d’étoiles peuvent être des reliques qui contiennent les premières et les furthermore anciennes étoiles de l’univers.

La première analyse de la première image Deep Field de Webb, qui représente certaines des premières galaxies de l’univers, est publiée aujourd’hui dans The Astrophysical Journal Letters.

“JWST a été conçu pour trouver les premières étoiles et les premières galaxies et pour nous aider à comprendre les origines de la complexité dans l’univers, telles que les éléments chimiques et les éléments constitutifs de la vie”, explique Lamiya Mowla, Dunlap Fellow au Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics à l’Université de Toronto et co-auteur principal de l’étude. “Cette découverte dans le premier champ profond de Webb fournit déjà un aperçu détaillé de la première phase de development des étoiles, confirmant l’incroyable puissance de JWST.”

Dans l’image finement détaillée de Webb’s To start with Deep Subject, les chercheurs se sont concentrés sur ce qu’ils ont surnommé “la galaxie Sparkler”, qui se trouve à neuf milliards d’années-lumière. Cette galaxie tire son nom des objets compacts apparaissant sous la forme de petits details jaune-rouge qui l’entourent, appelés par les chercheurs “étincelles”. L’équipe a postulé que ces étincelles pourraient être soit de jeunes amas en development energetic d’étoiles – nés trois milliards d’années après le Large Bang au as well as fort de la development d’étoiles – soit d’anciens amas globulaires. Les amas globulaires sont d’anciennes collections d’étoiles de l’enfance d’une galaxie et contiennent des indices sur ses premières phases de formation et de 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 parmi les in addition anciens connus.

“Regarder les premières visuals de JWST et découvrir d’anciens amas globulaires autour de galaxies lointaines a été un minute incroyable, un minute qui n’était pas probable avec l’imagerie précédente du télescope spatial Hubble”, a déclaré Kartheik G. Iyer, Dunlap Fellow au Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysique à l’Université de Toronto et co-auteur principal de l’étude. “Puisque nous pourrions observer les étincelles sur une gamme de longueurs d’onde, nous pourrions les modéliser et mieux comprendre leurs propriétés physiques, comme leur âge et le nombre d’étoiles qu’elles contiennent. Nous espérons que la connaissance que les amas globulaires peuvent être observés à partir d’aussi grands les distances avec JWST stimuleront la science et la recherche d’objets similaires.”

La galaxie de la Voie lactée compte approximativement 150 amas globulaires, et comment et quand exactement ces amas denses d’étoiles se sont formés n’est pas bien compris. Les astronomes savent que les amas globulaires peuvent être extrêmement anciens, mais il est extrêmement difficile de mesurer leur âge. L’utilisation d’amas globulaires très éloignés pour dater les premières étoiles dans des galaxies lointaines n’a jamais été faite auparavant et n’est probable qu’avec JWST.

“Ces amas nouvellement identifiés se sont formés près de la première fois où il était même possible de previous des étoiles”, explique Mowla. “Parce que la galaxie Sparkler est beaucoup in addition éloignée que notre propre Voie lactée, il est furthermore facile de déterminer l’âge de ses amas globulaires. Nous observons le Sparkler tel qu’il était il y a neuf milliards d’années, lorsque l’univers n’avait que quatre ans et un. -demi-milliard 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 un enfant de 5 et 10 ans, mais difficile à faire la différence entre un homme de 50 et 55 ans.”

Jusqu’à présent, les astronomes ne pouvaient pas voir les objets compacts environnants de la galaxie Sparkler avec le télescope spatial Hubble (HST). Cela a changé avec la résolution et la sensibilité accrues de JWST, dévoilant pour la première fois les minuscules factors entourant la galaxie dans la première image Deep Subject de Webb. La galaxie Sparkler est spéciale automobile elle est agrandie d’un facteur 100 en raison d’un effet appelé lentille gravitationnelle – où l’amas de galaxies SMACS 0723 au leading plan déforme ce qui se trouve derrière, un peu comme une loupe géante. De as well as. permettant aux astronomes d’étudier la galaxie moreover en détail.

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

Les chercheurs ont combiné les nouvelles données de la caméra proche infrarouge (NIRCam) de JWST avec les données d’archives du HST. NIRCam détecte les objets faibles en utilisant des longueurs d’onde moreover longues et as well as rouges pour observer au-delà de ce qui est obvious à l’œil humain et même au HST. Les grossissements dus à la lentille par l’amas de galaxies et la haute résolution de JWST sont ce qui a rendu achievable l’observation d’objets compacts.

L’instrument NIRISS (Around-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) de fabrication canadienne sur le 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 émises par de jeunes amas qui sont activement formant des étoiles.

« L’instrument NIRISS fabriqué au Canada de JWST a été essentiel pour nous aider à comprendre remark les trois images du Sparkler et de ses amas globulaires sont liées », 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.. “En voyant plusieurs des amas globulaires du Sparkler imagés trois fois, il est clair qu’ils sont en orbite autour de la galaxie Sparkler plutôt que d’être simplement devant elle par hasard.”

JWST observera les champs CANUCS à partir d’octobre 2022, en exploitant les données JWST pour examiner cinq amas massifs de galaxies, autour desquels les chercheurs s’attendent à trouver d’autres systèmes de ce form. Les études futures modéliseront également l’amas de galaxies pour comprendre l’effet de lentille et exécuteront des analyses furthermore robustes pour expliquer les historiques de formation d’étoiles.

Les institutions collaboratrices comprennent l’Université York et des establishments 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.