Premier champ profond de Webb avec l'imageur NIRCam

2022-07-11 - Des milliers de galaxies de l’amas SMACS 0723 emplissent cette image prise dans le proche infrarouge. L’imagerie à haute résolution du télescope spatial James Webb, jumelée à un effet naturel du nom de « lentille gravitationnelle » a rendu possible cette image finement détaillée.

Regardons tout d’abord les galaxies auxquelles l’effet de lentille est attribuable : la galaxie elliptique blanche brillante au centre et les petites galaxies blanches dans l’ensemble de l’image. Elles forment un amas de galaxies, liées entre elles par la gravité. Elles font dévier la lumière des galaxies qui se trouvent derrière elles, dans les profondeurs de l’Univers. La masse combinée des galaxies et de la matière noire de l’amas agit comme un télescope cosmique, ce qui crée des images agrandies, déformées et parfois réfléchies (effet de miroir) de galaxies individuelles.

Des exemples évidents de l’effet de miroir sont les arcs orange remarquables à gauche et à droite de la galaxie la plus brillante de l’amas. La lumière de ces galaxies subit l’effet de la lentille gravitationnelle : on voit chaque galaxie deux fois dans un arc. L’image de Webb révèle très bien leur noyau brillant, rempli d’étoiles, ainsi que les amas stellaires orange le long de leurs bords. 

Les galaxies de ce champ ne sont pas toutes réfléchies : certaines sont étirées. D’autres semblent dispersées par des interactions avec d’autres galaxies, laissant derrière elles des trainées d’étoiles.

Webb a affiné les détails observables dans ce champ. Les galaxies très diffuses ressemblent à de multiples graines de pissenlit vaguement liées et portées par la brise. Des « poches » distinctes d’étoiles en formation jaillissent pratiquement dans certaines des galaxies les plus lointaines. Ce sont les vues les plus claires et les plus détaillées à ce jour d’amas stellaires dans l’Univers primordial.

Près de l’extrémité du pic de diffraction vertical inférieur de l’étoile centrale brillante, juste à droite d’un long arc orange, on voit une galaxie tachetée d’amas stellaires. Longue et mince, elle ressemble à une coccinelle tachetée de poches d’étoiles en formation. En traçant une ligne entre ses « ailes », on peut sommairement faire correspondre ses amas stellaires, réfléchis de haut en bas. Comme cette galaxie est très agrandie et que ses amas stellaires sont très nets, les chercheurs pourront l’étudier dans les moindres détails, ce qui n’était pas possible auparavant dans le cas de galaxies si lointaines. 

Les galaxies les plus éloignées de cette image – les plus petites galaxies situées loin derrière l’amas – ne ressemblent en rien aux galaxies spirales et elliptiques observées dans l’Univers local. Elles sont beaucoup moins homogènes et régulières. Cette image très détaillée de Webb pourrait aider les chercheurs à déterminer l’âge et la masse des amas stellaires dans ces galaxies lointaines, ce qui pourrait mener à des modèles plus précis des galaxies qui existaient au « printemps » de l’Univers, quand les galaxies avaient de petits « bourgeons » d’étoiles en formation, qu’elles interagissaient activement et fusionnaient, avant de se développer et former de grandes spirales. En définitive, les prochaines observations faites avec Webb aideront les astronomes à mieux comprendre comment les galaxies se forment et évoluent dans l’Univers primordial.

L’imageur NIRCam a été construit par une équipe de l’Université de l’Arizona et de l’Advanced Technology Center de la société Lockheed Martin. (Source : NASA/ESA/ASC/STScI.)