James-Webb battrait déjà le record d'Hubble de la galaxie la plus lointaine jamais observée !

On sait que le télescope spatial James-Webb dispose d'un miroir plus grand que celui de Hubble ce qui lui permet de voir plus loin et mieux que Hubble dans l'infrarouge. Mais pour avoir accès aux strates de lumière les plus anciennes du cosmos observable, les deux instruments doivent avoir recours à des lentilles gravitationnelles fortes.

Dans le cadre de la campagne d'observation Glass (Grism Lens-Amplified Survey from Space), les astrophysiciens avaient déjà utilisé l'amas de galaxies Abell 2744 pour voir loin, en profitant de son champ de gravitation qui dévie les rayons lumineux des astres à l'arrière-plan, comme le ferait la lentille d'une loupe grossissante.

Tout naturellement, les membres de Glass ont mis leur expérience avec Hubble au service de la communauté scientifique utilisant le James-Webb et ils ont donc fourni des images exploitables par leurs collègues.

Ceux-ci viennent de déposer un article sur arXiv dans lequel ils annoncent avoir découvert dans ces images deux galaxies lointaines et déjà massives moins d'un milliard d'années après le Big Bang. L'une d'entre elles, baptisée Glass-z13, serait même la plus ancienne connue des membres de la noosphère qui l'observeraient aujourd'hui seulement entre 300 et 400 millions d'années après le Big Bang, ce qui battrait un record précédemment détenu par Hubble ( Il est possible que le télescope Subaru ait détecté une galaxie plus lointaine encore cependant).

Sur ces images en fausses couleurs prises par James-Webb dans l'infrarouge, on voit Glass-z11 en haut et Glass-z13 en bas. Les tailles des deux sources sont D2J0 bien contraintes. Glass-z11 montre une extension claire, compatible avec une galaxie en forme de disque de 0,7 kpc de rayon à un décalage spectral vers le rouge de z ∼ 11. Glass-z13 semble assez compact avec une taille estimée à 0,5 kpc. © Rohan P. Naidu, Pascal A. Oesch, Pieter van Dokkum and all 

En fausse couleur rouge, une autre image de la galaxie Glass-z13 découverte avec le JWST.  © Naidu et al. 2022. Image composite: Gabriel Brammer (Cosmic Dawn Center, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen). Raw data: T. Treu (UCLA) and GLASS-JWST 

Des grandes galaxies avec déjà des milliards d'étoiles

Parmi les membres de l'équipe qui a fait la découverte de Glass-z13 se trouve l'astronome Pieter van Dokkum, bien connu pour ses travaux sur l’énigme des galaxies ultra-diffuses. Rappelons que les cosmologistes ont l'habitude d'exprimer une distance pour les galaxies à la Voie lactée au moyen d'un paramètre noté « z » et qui est une mesure de leur décalage spectral vers le rouge, plus z est élevé, plus la galaxie est lointaine.

Pieter van Dokkum explique sur son compte Twitter : « Voici les premiers résultats sur les premières galaxies lumineuses du cosmos livrées par le JWST ! Rohan Naidu et Pascal Oesch ont découvert deux galaxies relativement brillantes dans les premières données diffusées à z = 11-13, alors que l'Univers n'avait que 2,5 % de son âge actuel. La conclusion provisoire, étayée par des travaux antérieurs à un décalage vers le rouge légèrement inférieur, est que la formation massive de galaxies a commencé tôt - ce qui est une bonne nouvelle pour les perspectives de trouver des choses à des époques encore plus anciennes avec le JWST ! Les données sont d'une telle qualité qu'il est même possible de mesurer la morphologie de ces galaxies extrêmement lointaines. La plus grande des deux est clairement résolue ; elle a un profil exponentiel avec un rayon de 0,7 kpc ».

L'article des chercheurs précise que les deux galaxies semblent déjà contenir environ 10⁹ masses solaires sous forme d'étoiles. Rappelons qu'un kpc (kiloparsec) correspond en gros à 3.260 années-lumière. Remarquablement, Stacy McGaugh, l'astrophysicien et cosmologiste bien connu pour ses travaux sur MOND et qui étudie donc les galaxies, la matière noire et les théories de la gravité modifiée, avait fait savoir au début de l'année 2022 que selon lui, le JWST allait nous montrer beaucoup de grandes galaxies formées déjà tôt dans l'histoire du cosmos observable et que cela pouvait probablement plutôt soutenir la théorie MOND que l'existence de la matière noire.

On peut consulter aussi, bien que ce soit plus technique, les explications de Rohan Naidu sur Twitter.