Les astronomes confirment l’âge de la galaxie la plus éloignée en utilisant de l’oxygène

Les astronomes confirment l'âge de la galaxie la plus éloignée avec de l'oxygène

L’image de la galaxie GHZ2/GLASS-z12 avec le spectre ALMA associé. Les observations spectroscopiques profondes d’ALMA ont révélé une raie d’émission spectrale associée à l’oxygène ionisé près de la galaxie, dont la fréquence observée a été décalée en raison de l’expansion de l’Univers depuis l’émission de la raie. Crédit : NASA / ESA / CSA / T. Treu, UCLA / NAOJ / T. Bakx, Nagoya U

Une nouvelle étude menée par une équipe conjointe de l’Université de Nagoya et de l’Observatoire astronomique national du Japon a mesuré l’âge cosmique d’une galaxie très lointaine. L’équipe a utilisé le réseau de radiotélescopes ALMA pour détecter un signal radio qui a voyagé pendant environ 97% de l’âge de l’univers. Cette découverte confirme l’existence de galaxies dans le tout premier univers découvert par le télescope spatial James Webb. La recherche est publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

La galaxie, nommée GHZ2/GLASS-z12, a été initialement identifiée dans l’enquête JWST GLASS, une enquête qui observe l’univers lointain et derrière des amas massifs de galaxies. Celles-ci observations se composent de plusieurs images utilisant différents filtres de couleur à large bande, similaires aux couleurs RVB séparées d’un appareil photo. Pour les galaxies lointaines, la lumière met tellement de temps à nous parvenir que l’expansion de l’univers a déplacé la couleur de cette lumière vers l’extrémité rouge du spectre de la lumière visible dans ce que l’on appelle le décalage vers le rouge. La couleur rouge de GHZ2/GLASS-z12 a par conséquent aidé les chercheurs à l’identifier comme l’un des candidats les plus convaincants pour une galaxie lointaine qu’ils ont observée.

Tant de galaxies lointaines brillantes ont été identifiées au cours des premières semaines d’observations du JWST qu’elles ont remis en question notre compréhension de base de la formation des premières galaxies. Cependant, ces couleurs rouges n’indiquent qu’une galaxie lointaine et pourraient plutôt être une galaxie très riche en poussière se faisant passer pour un objet plus éloigné. Seules des observations directes de raies spectrales – des raies présentes dans le spectre lumineux d’une galaxie utilisées pour identifier les éléments présents – peuvent confirmer de manière robuste les vraies distances de ces galaxies.

Immédiatement après la découverte de ces premières galaxies candidates, deux chercheurs en début de carrière de l’Université de Nagoya et de l’Observatoire astronomique national du Japon ont utilisé les quarante radiotélescopes du réseau ALMA au Chili pour rechercher une raie spectrale afin de confirmer l’âge réel des galaxies. .

ALMA a pointé GHZ2/GLASS-z12 pour rechercher une raie d’émission associée à l’oxygène à la fréquence attendue suggérée par les observations du JWST. L’oxygène est un élément généralement abondant dans les galaxies lointaines en raison de son échelle de temps de formation relativement courte, c’est pourquoi l’équipe a choisi de rechercher une raie d’émission d’oxygène pour augmenter les chances de détection.

Les astronomes confirment l'âge de la galaxie la plus éloignée en utilisant de l'oxygène

Le réseau de radiotélescopes ALMA a déterminé l’âge cosmique exact d’une galaxie lointaine identifiée par le JWST, GHZ2/GLASS-z12, à 367 millions d’années après le Big Bang. Les observations spectroscopiques profondes d’ALMA ont révélé une raie d’émission spectrale associée à l’oxygène ionisé près de la galaxie, dont la fréquence observée a été décalée en raison de l’expansion de l’univers depuis l’émission de la raie. Cette observation confirme que le JWST est capable de regarder pour enregistrer des distances et annonce un bond en avant dans notre capacité à comprendre la formation des premières galaxies de l’univers. Crédit : NASA / ESA / CSA / T. Treu, UCLA / NAOJ / T. Bakx, Nagoya U.

En combinant le signal de chacun de ses télescopes de 12 mètres, ALMA a pu détecter la raie d’émission proche de la position de la galaxie. Le décalage vers le rouge observé de la ligne indique que nous voyons la galaxie telle qu’elle était à peine 367 millions d’années après le Big Bang.

“Les premières images du télescope spatial James Webb ont révélé tellement de galaxies primitives que nous avons estimé que nous devions tester ses résultats en utilisant le meilleur observatoire sur Terre”, a déclaré l’auteur principal Tom Bakx de l’Université de Nagoya. “C’était une période très excitante pour être un astronome d’observation, et nous pouvions suivre l’état des observations qui testeront les résultats du JWST en temps réel.”

“Nous étions initialement préoccupés par la légère variation de position entre l’oxygène détecté ligne d’émission et la galaxie vue par Webb”, note l’auteur Tom Bakx, “mais nous avons effectué des tests détaillés sur les observations pour confirmer qu’il s’agit vraiment d’une détection robuste, et il est très difficile de l’expliquer par une autre interprétation.”

Le co-auteur principal Jorge Zavala de l’Observatoire astronomique national du Japon ajoute : « L’émission de raies brillantes indique que cette galaxie a rapidement enrichi ses réservoirs de gaz avec des éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium. Cela nous donne quelques indices sur la formation et l’évolution de la galaxie. première génération d’étoiles et leur durée de vie. La petite séparation que nous voyons entre le gaz oxygène et l’émission des étoiles pourrait également suggérer que ces premières galaxies ont souffert de violentes explosions qui ont soufflé le gaz du centre de la galaxie dans la région entourant la galaxie et même au-delà.”

“Ces observations approfondies d’ALMA fournissent des preuves solides de l’existence de galaxies au cours des premières centaines de millions d’années après le Big Bang, et confirment les résultats surprenants des observations de Webb. Le travail du JWST ne fait que commencer, mais nous ajustons déjà notre modèles de la façon dont les galaxies se forment dans l’univers primitif pour correspondre à ces observations. La puissance combinée de Webb et du réseau de radiotélescopes ALMA nous donne la confiance nécessaire pour pousser nos horizons cosmiques toujours plus près de l’aube de l’univers.

Plus d’information:
Tom JLC Bakx et al, Deep ALMA redshift search of az ∼ 12 GLASS-JWST galaxy candidate, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2022). DOI : 10.1093/mnras/stac3723

Citation: Les astronomes confirment l’âge de la galaxie la plus éloignée en utilisant de l’oxygène (2023, 25 janvier) récupéré le 25 janvier 2023 sur https://phys.org/news/2023-01-astronomers-age-distant-galaxy-oxygen.html

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