Des astronomes ont analysé la première image de notre univers profond renvoyée par le télescope spatial James-Webb. Ils y ont découvert ce qui pourrait bien être les amas globulaires les plus éloignés jamais observés. Des amas de millions d’étoiles qui pourraient cacher les toutes premières de notre Univers.

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C'est tout spécialement pour éclairer les origines de la complexité de notre UniversUnivers que le télescope spatial James-Webb (JWST) a été conçu. Pour permettre aux astronomesastronomes d'observer les premières étoilesétoiles et les premières galaxiesgalaxies qui ont pu se former il y a près de quinze milliards d'années. Et la première image du ciel profond renvoyée par le télescope spatial - celle que les chercheurs ont baptisée le « premier champ profond de Webb » et qui nous a été révélée en juillet dernier par le président Joe Biden en personne - a tenu toutes ses promesses.

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Elle montrait justement, dans les moindres détails, un amas de galaxies lointaines. Tout simplement l'image infrarouge la plus profonde et la plus nette de l'univers lointain jamais obtenue.

Le saviez-vous ?

Pour observer la « galaxie aux étincelles », les astronomes ont bénéficié d’un effet de lentille gravitationnelle produit par l’amas de galaxies SMACS 0723. L’amas qui est justement l’objet du « premier champ profond de Webb ». Résultat, l’amas jouant le rôle d’une loupe géante, la galaxie apparaît agrandie d’un facteur 100.

Sur cette image, une galaxie en particulier. Elle est située à une distance dans l'univers de quelque neuf milliards d'années-lumièreannées-lumière de notre Terre. Les astronomes l'ont surnommée la « galaxie aux étincelles ». À cause des objets compacts qui l'entourent en brillant... comme autant d'étincelles. Ce sont ces objets-là qu'une équipe canadienne a étudiés. S'agit-il de jeunes amas en formation active d'étoiles ou d'anciens amas globulairesamas globulaires ? La question était posée.

Un effet de lentille gravitationnelle combiné à la puissance du télescope spatial James-Webb a permis aux astronomes d’observer les objets étincelants qui entourent la « galaxie aux étincelles » visible sur le « premier champ profond de Webb ». © Nasa, ESA & L. Calçada
Un effet de lentille gravitationnelle combiné à la puissance du télescope spatial James-Webb a permis aux astronomes d’observer les objets étincelants qui entourent la « galaxie aux étincelles » visible sur le « premier champ profond de Webb ». © Nasa, ESA & L. Calçada

Enfin en apprendre plus sur les amas globulaires

Pour trouver une réponse, les astronomes ont croisé différentes données. Les données de la désormais fameuse NIRCam - l'instrument embarqué à bord du JWST et qui scrute le ciel dans le proche infrarouge - et le grossissement dû à l'effet de lentille gravitationnellelentille gravitationnelle produit par l'amas de galaxies SMACS 0723 ont permis de faire apparaître clairement les objets compacts entourant la « galaxie aux étincelles ». Alors même que le télescope spatial Hubble n'avait jamais été capable de les distinguer.

Des chercheurs canadiens ont étudié la <em>« galaxie aux étincelles »</em> qui apparaît sur le <em>« premier champ profond »</em> du télescope spatial James-Webb. Selon eux, cinq des objets étincelants qui l’entourent sont de très anciens amas globulaires. © Mowla, Iyer et al. 2022 ; Canadian Space Agency ; images : Nasa, ESA, CSA, STScI
Des chercheurs canadiens ont étudié la « galaxie aux étincelles » qui apparaît sur le « premier champ profond » du télescope spatial James-Webb. Selon eux, cinq des objets étincelants qui l’entourent sont de très anciens amas globulaires. © Mowla, Iyer et al. 2022 ; Canadian Space Agency ; images : Nasa, ESA, CSA, STScI

Mais c'est l'instrument NIRISSNIRISS, pour Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph, qui a permis de confirmer la nature de ces objets. Parce qu'aucune ligne d'émissionémission d'oxygèneoxygène - comme celle que l'on observe sur les amas qui forment activement des étoiles - n'a pu être observée, pour les astronomes, la réponse est claire. Cinq des douze objets compacts qu'ils ont analysés autour de la « galaxie aux étincelles » sont non seulement bien des amas globulaires, mais aussi parmi les plus anciens amas globulaires jamais observés. Et il apparaît tout aussi clair aux chercheurs que ces amas sont en orbite autour de la « galaxie aux étincelles » - qu'ils ne font pas que « passer devant ».

Rappelons qu'environ 150 amas globulaires ont été identifiés dans notre Voie lactée. Mais les chercheurs ignorent encore quand et comment exactement ces amas denses d'étoiles ont pu se former. Tout ce qu'ils savent c'est que les amas globulaires peuvent être très anciens. Et ceux pointés par l'équipe canadienne sur les images renvoyées par le télescope spatial James-Webbtélescope spatial James-Webb semblent presque dater de l'époque où notre Univers a commencé à former des étoiles. Ce qui pourrait aider à déterminer plus précisément leur âge. « Déterminer l'âge d'un amas globulaire, c'est un peu comme deviner l'âge d'une personne. Il est plus facile de faire la différence entre des enfants de 5 et de 10 ans qu'entre des adultes de 50 et de 55 ans », commentent les chercheurs. Tout ce qu'ils espèrent maintenant, c'est trouver d'autres systèmes de ce type autour des cinq amas massifs de galaxies vers lesquels le télescope spatial James-Webb se tournera dès ce mois d'octobre 2022.