Le télescope Webb découvre un nouvel objet dans l’univers primitif
Le télescope spatial James Webb, en service depuis 2022, a livré des vues sans précédent du cosmos. Ses images nettes montrent une avancée significative par rapport au télescope spatial Hubble, permettant des observations plus détaillées de l’univers. Récemment, une étude présentant de nouveaux résultats a été publiée sur le serveur de prépublication arXiv.
Cette capacité de Webb est devenue évidente avec l’analyse de l’amas de galaxies MACS J0308.9+2645, un enregistrement provenant initialement de Hubble. Cette zone de l’espace, riche en galaxies et en phénomènes de lentilles gravitationnelles, avait déjà révélé des systèmes stellaires formés il y a environ 13 milliards d’années, alors que l’univers n’avait que 1 milliard d’années. De telles galaxies apparaissaient comme des « arcs gravitationnels » déformés, dont la lumière était amplifiée par la masse de l’amas. Mais d’autres découvertes attendaient d’être révélées.
Lors de recherches récentes, l’astrophysicien Homer Dávila Gutierrez a localisé un nouvel objet qui pourrait être un arc gravitationnel au sein du même amas MACS J0308.9+2645.
Gutierrez est connu comme le fondateur et directeur de SKYCR.ORG, un portail d’information en espagnol dédié à l’astronomie et à l’exploration spatiale. Il est également le premier citoyen du Costa Rica à être élu membre de la Royal Astronomical Society et de la European Astronomical Society.
Le chercheur a confirmé la détection du candidat arc, appelé A1, après avoir examiné les données historiques de la caméra proche infrarouge (NIRCam) du télescope spatial James Webb. Ces informations ont été collectées lors de la campagne d’observation générale 5293 de Webb.
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La lentille gravitationnelle, un phénomène prédit par la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, se produit lorsque des objets massifs courbent l’espace-temps. La lumière, en traversant ce champ gravitationnel, est déformée et amplifiée. Depuis de nombreuses années, les astronomes utilisent ces « lentilles » naturelles, formées par des objets au premier plan, pour visualiser des sources lumineuses plus faibles et plus lointaines.
La galaxie identifiée par Gutierrez présente les caractéristiques typiques de cet effet, avec une forme étirée et incurvée. Il a découvert l’objet A1 en examinant 54 zones publiques capturées par la NIRCam de JWST, évaluant 1 591 candidats potentiels. Parmi tous, seul A1 s’est avéré être un candidat sérieux pour un arc gravitationnel, indiquant son existence possible dans les premiers stades de l’univers.
Comme l’explique Gutierrez, trois facteurs essentiels rendent l’A1 unique. Sa géométrie, assez allongée avec un rapport axial d’environ 6,5, et son alignement tangentiel précis par rapport au centre de l’amas, sont compatibles avec une déformation par lentille gravitationnelle. De plus, sa luminosité en fait la source la plus brillante parmi les sources allongées de la région, facilitant ainsi la mesure. Enfin, A1 ne figure dans aucun catalogue existant de lentilles gravitationnelles, telles que SIMBAD, NED ou VizieR.
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L’astrophysicien a rapporté qu’après avoir contacté l’équipe responsable du programme GO-5293, il a été confirmé que l’objet ne chevauchait pas d’autres systèmes à l’étude. “Une source réelle, brillante et non cataloguée, semblable à un arc, dans un amas massif sélectionné par Planck est ce qui a rendu l’enquête intéressante”, a-t-il déclaré.
À l’aide de l’outil photométrique EAZY pour une analyse multibande, Gutierrez a calculé une valeur de redshift de z ≈ 4,4. Ces données placent A1 dans le premier milliard d’années de l’existence de l’univers. Une analyse ultérieure, utilisant une méthode développée par l’astrophysicienne israélienne Ana Acebron en 2018, a imposé des limites à la masse de l’amas MACS J0308.9+2645, indiquant que l’objet A1 a subi un grossissement de sept fois.
Avec les ajustements photométriques effectués, A1 se révèle être une galaxie avec un redshift d’environ z ≈ 1,4, ce qui signifie que nous observons ce qu’elle était il y a 9 milliards d’années. Cet objet est situé derrière le cluster MACS J0308.9+2645, qui présente un redshift de z = 0,356 et est l’un des plus massifs jamais détectés. La lumière de A1, en traversant l’amas, a été soumise à une simple lentille gravitationnelle, ce qui a donné lieu à une image étirée et légèrement agrandie par la force gravitationnelle de l’amas, et non à des images multiples.
“La position estimée de A1, à environ 51 secondes d’arc du centre des rayons X de l’amas, et son allongement tangentiel sont en bon accord avec l’image observée”, a déclaré Gutierrez. Il a ajouté que le test final, qui implique un modèle de lentille gravitationnelle mis à jour du cluster avec des données JWST récentes, est toujours en cours de développement.
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La recherche a également indiqué la présence d’un deuxième objet potentiellement similaire, appelé A2, qui partage des caractéristiques géométriques avec A1. Cependant, cette source lumineuse est considérablement plus faible, plus petite, plus étirée et sa mesure photométrique est moins précise. La distance projetée de A2 par rapport au cluster central est similaire à celle de A1.
“Cette situation est pertinente car le problème photométrique qui a influencé l’estimation initiale du redshift de A1 – où les mesures du catalogue ne capturent qu’une petite partie de la lumière provenant d’une source étendue – affecte également une source moins lumineuse comme A2”, a expliqué Gutierrez. Il considère la nature et le redshift de A2 comme des points à clarifier, en attendant la même réanalyse corrigée appliquée à A1.
Le résultat le plus intéressant de ces découvertes est l’indication que d’innombrables autres galaxies candidates pourraient être cachées dans les données collectées par le télescope Webb.
“La collection publique de Webb croît à un rythme qui dépasse la capacité d’analyse individuelle, et cette découverte démontre que les données précédemment publiées contiennent des informations cruciales, accessibles aux chercheurs dévoués”, a déclaré Gutierrez. Il a également souligné une leçon importante : la photométrie automatisée des catalogues peut générer des erreurs significatives pour les sources volumineuses, comme dans le cas où un redshift beaucoup plus important avait été initialement suggéré. Par conséquent, la vérification, de nouvelles mesures indépendantes et la communication avec l’équipe du programme d’origine sont essentielles.
“L’étape la plus enrichissante de tout ce processus a été la collaboration : l’équipe GO-5293 a apporté son soutien, a confirmé que l’objet n’était pas catalogué, et maintenant nous développons conjointement leur modèle de lentille mis à jour pour définir la nature de A1”, a-t-il conclu. Il a souligné l’importance des partenariats entre chercheurs autonomes et équipes de programme utilisant des données publiques, illustrant ainsi le fonctionnement idéal des archives Webb.
