Possiblement d’autres civilisations pourraient exister, mais elles sont si loin que nous aurons du mal à les découvrir. Pour avoir une idée, le télescope spatial James Webb a découvert ce qui sera la galaxie la plus ancienne jamais photographiée. Et elle est si lointaine que sa lumière a mis 13,4 milliards d’années pour nous parvenir.
Et si la vie évoluée existait dans d’autres galaxies? Nous pourrions ne jamais le découvrir
Le télescope spatial James Webb (JWST) a été occupé à observer les extrémités lointaines de l’Univers, également connues sous le nom de « Aube cosmique ». Cette période, lorsque l’Univers n’avait que quelques centaines de millions d’années, regorge d’informations sur l’évolution des galaxies lorsque l’Univers était très jeune.
En octobre 2023 et janvier 2024, une équipe internationale d’astronomes a utilisé le Webb pour observer des galaxies dans le cadre du programme JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). En utilisant le spectromètre infrarouge proche du Webb (NIRSpec), l’équipe a obtenu le spectre d’une galaxie record observée à seulement 290 millions d’années après le Big Bang.
En janvier 2024, le NIRSpec a observé cette galaxie, JADES-GS-z14-0, pendant près de dix heures, et lorsque le spectre a été traité pour la première fois, il y avait une preuve irréfutable que la galaxie était réellement à un décalage vers le rouge de 14,32, battant le record de la galaxie la plus lointaine précédente (z = 13.2 de JADES-GS-z13-0). Voir ce spectre a été incroyablement excitant pour toute l’équipe, compte tenu du mystère entourant la source.
Expliquent Stefano Carniani et Kevin Hainline.
Les données de NIRCam ont été utilisées pour déterminer quelles galaxies étudier avec des observations spectroscopiques. Une de ces galaxies, JADES-GS-z14-0 (montrée sur l’image), a été déterminée comme étant à un décalage zéro de 14,32 (+0,08/-0,20), ce qui en fait la détentrice actuelle du record de la galaxie la plus lointaine connue. Cela correspond à une période inférieure à 300 millions d’années après le Big Bang ». Sur l’image de fond, le bleu représente la lumière à 0,9, 1,15 et 1,5 microns (filtres F090W + F115W + F150W), le vert à 2,0 et 2,77 microns (F200W + F277W) et le rouge à 3,56, 4,1 et 4,44 microns (F356W + F410M + F444W). L’image de zoom montre la lumière à 0,9 et 1,15 microns (F090W + F115W) comme bleu, à 1,5 et 2,0 microns (F150W + F200W) comme vert, et à 2,77 microns (F277W) comme rouge.
La galaxie JADES-GS-z14-0 est une vieille galaxie
Outre le remarquable record de distance, l’équipe a également déterminé que la galaxie JADES-GS-z14-0 doit être exceptionnellement lumineuse. Source a plus de 1 600 années-lumière de diamètre, « prouvant que la lumière que nous voyons provient principalement de jeunes étoiles et non d’émissions près d’un trou noir supermassif en croissance. »
Pour qu’il y ait autant de lumière stellaire, la galaxie doit être des centaines de millions de fois la masse du Soleil, ce qui soulève l’une des questions les plus vitales que les astronomes utilisant le Webb tentent de répondre : « Comment la nature peut-elle former une galaxie si brillante, massive et grande en moins de 300 millions d’années?«
Même si résoudre ce mystère nécessite plus de science, les données offrent des aperçus plus surprenants. La galaxie ancienne et lointaine n’est pas non plus aussi bleue qu’elle pourrait l’être, ce qui fournit des preuves que certaines de ses lumières sont teintées de rouge par la poussière, même à ce stade très précoce de l’Univers.
Les scientifiques ont utilisé le spectrographe NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) du télescope spatial James Webb de la NASA pour obtenir un spectre de la lointaine galaxie JADES-GS-z14-0, afin de mesurer précisément son décalage vers le rouge et, par conséquent, déterminer son âge. Le décalage vers le rouge peut être déterminé à partir de l’emplacement d’une longueur d’onde critique connue sous le nom de cassure de Lyman-alpha. Cette galaxie date de moins de 300 millions d’années après le Big Bang ».
Jake Helton, de l’Observatoire Steward et de l’Université de l’Arizona, a utilisé l’instrument de l’infrarouge moyen du Webb (MIRI) pour identifier la JADES-GS-z14-0 dans des longueurs d’onde encore plus grandes, ce qui est un « exploit remarquable compte tenu de sa distance. » Les données de l’observation du MIRI incluent des longueurs d’onde de lumière dans le spectre visible, bien que ces longueurs d’onde soient décalées vers le rouge, en dehors des capacités de détection du Webb.
L’analyse de Helton sur la luminance de l’objet, combinée à des extrapolations d’autres observations du Webb, montre des preuves de la présence d’émissions de gaz fortement ionisé dans la galaxie, se présentant sous forme de lignes d’émission d’hydrogène et d’oxygène.
C’est un autre aspect impressionnant de la découverte, car cela suggère que plusieurs générations d’étoiles gigantesques étaient déjà nées et mortes entre le Big Bang et les observations de JADES-GS-z14-0. Autrement dit, à un moment donné entre le point zéro (le Big Bang) et 290 millions d’années après le Big Bang, des étoiles étaient déjà apparues et avaient disparu dans la région environnante de JADES-GS-z14-0.
Toutes ces observations, ensemble, nous disent que JADES-GS-z14-0 n’est pas comme les types de galaxies qui ont été prédites par des modèles théoriques et des simulations par ordinateur pour exister dans l’Univers très précoce. Étant donné la luminosité observée de la source, nous pouvons anticiper comment elle pourrait croître au fil du temps cosmique et jusqu’à présent, nous n’avons pas trouvé d’analogues adéquats parmi les centaines d’autres galaxies que nous avons observées à un décalage vers le rouge élevé dans notre étude.
Étant donné la relativement petite région du ciel que nous avons explorée pour trouver JADES-GS-z14-0, sa découverte a des implications profondes pour le nombre prévu de galaxies brillantes que nous voyons dans l’Univers primitif, comme discuté dans une autre étude simultanée de JADES (Robertson et al., récemment acceptée). Il est probable que les astronomes découvrent de nombreuses de ces galaxies lumineuses, peut-être à des périodes encore plus anciennes, dans la prochaine décennie avec le Webb. Nous sommes enthousiastes à l’idée de voir l’extraordinaire diversité de galaxies qui existaient dans l’Aube cosmique!
Expliquent les chercheurs.