Les astronomes ont utilisé le télescope spatial James Webb (JWST) pour regarder dans le temps sur 10 milliards d’années, observant une époque précoce de l’histoire cosmique. Ce faisant, l’équipe de l’Université du Kansas (KU) a trouvé des trous noirs voraces au cœur des galaxies pendant « Cosmic Noon » subissant une poussée de croissance sauvage.
Cosmic midi est une période mystérieuse de l’évolution de l’univers, environ 2 à 3 milliards d’années après le Big Bang, lorsque des galaxies comme The Milky Way formaient rapidement des stars dans un processus appelé « Starburst ». Cette croissance grâce à la formation d’étoiles a été si intense que l’équipe derrière cette recherche pense que la moitié de toutes les stars vues dans les galaxies modernes sont originaires de midi cosmique.
L’équipe a mené le sondage Miri EGS Galaxy et AGN (Mega) avec le télescope spatial James Webb pour mieux comprendre cette époque cruciale dans l’histoire de 13,8 milliards d’années de l’univers.
« Nous voulons comprendre comment ces galaxies forment des étoiles, combien d’étoiles elles se forment, et surtout comment les trous noirs de leurs centres augmentent », a déclaré l’investigateur principal du projet et chercheur de KU, Allison Kirkpatrick, dans un communiqué. « Notre objectif avec ce projet est de mener la plus grande enquête JWST dans le milieu infrarouge à travers plusieurs bande passantes. »
Ces galaxies de midi cosmiques sont enveloppées dans des nuages épais de poussière, qui absorbent efficacement la lumière visible, ce qui les rend difficiles à étudier. Cependant, les haubans poussiéreux sont moins aptes à absorber la lumière infrarouge, ce qui rend le JWST l’instrument idéal pour plus profondément dans ces premières galaxies que jamais.
« L’infrarouge moyen est l’endroit où la poussière émet, donc nous regardons des galaxies obstruées par la poussière », a déclaré Kirkpatrick. « La poussière cache beaucoup de choses et nous voulons regarder derrière la poussière. »
Exploration de la bande de groth étendue
L’équipe a appliqué le pouvoir d’observation infrarouge du JWST à une bande d’espace riche en galaxie située près de la constellation d’Ursa Major, appelée la bande de Groth étendue.
« La bande étendue de Groth est une région du ciel qui est maintenant devenue l’un des premiers champs JWST », a déclaré Kirkpatrick. « Dans cette région, nous sommes en mesure de voir environ 10 000 galaxies – même si la zone n’est qu’à peu près le diamètre de la lune. »
Kirkpatrick et ses collègues ont utilisé la bande de groth étendue comme terrain de chasse pour les galaxies avec des trous noirs supermassifs et donc en croissance rapide.
Bien que les trous noirs eux-mêmes n’émettent pas de lumière, leur immense influence gravitationnelle génère des frictions dans le matériau qui tourbillonne autour d’eux. Cela chauffe ce matériau à des températures extrêmement élevées, provoquant ces régions appelées «noyaux galactiques actifs» ou «AGN», pour briller.
La théorie est que certaines des galaxies d’hébergement AGN vues pour la première fois dans l’infrarouge dans les méga données sont des ancêtres de galaxies de façon laiteuse. Cela signifie mesurer à quelle vitesse leurs trous noirs se nourrissent, à quelle vitesse ils naissancent les étoiles et comment leur apparence change en raison de fusions et de collisions avec d’autres galaxies pourrait éventuellement fournir des informations sans précédent sur l’ère formatrice de notre propre galaxie.
La collecte et le traitement de ces données ont été un processus minutieux, et c’est en fait celui avec qui vous pouvez vous aider.
Comment pouvez-vous avoir un aperçu des images JWST?
L’enquête de l’équipe KU a révélé une grande quantité de données et d’images brutes, que l’équipe a parcouru pour produire des images et des informations utilisables.
« En théorie, une galaxie pourrait apparaître sur une image et non une autre parce que nous utilisons différents filtres », a déclaré Bren Backhaus, membre de l’équipe et chercheur de KU. «C’est comme prendre des photos en utilisant uniquement un feu rouge, bleu ou vert, ce qui crée finalement de très jolies images.
« Mais parce que le télescope se déplace légèrement, les images sont un peu hors du cadre les unes avec les autres. »
Backhaus a ajouté que la première étape consiste simplement à recevoir les images, avec la prochaine étape impliquant la correction des problèmes connus avec le télescope.
« Par exemple, il y a une égratignure connue qui apparaît dans chaque image, et il y a des pixels morts », a expliqué Backhaus. « La première tâche consiste à corriger ou au moins à dire au logiciel d’ignorer ces pixels. »
Le prochain objectif de Backhaus et de ses collègues était de créer un catalogue en trouvant une quantité mesurable de lumière et en enregistrant la quantité de cette lumière entre un filtre donné.
« C’était mon principal travail avec les données, et j’étais vraiment excité parce que je n’avais jamais travaillé avec les données de photométrie auparavant », a déclaré Backhaus. « Cela a vraiment élargi mes compétences, et j’ai pu voir de belles galaxies avant quelqu’un d’autre. »
Jusqu’à présent, le projet de l’équipe a utilisé le JWST pendant 67 heures, avec 30 heures supplémentaires approuvées pour l’avenir. Mais le reste de la communauté astronomique devra attendre pour jeter les yeux sur ce que l’équipe KU décrit comme un « magnifique ensemble de données ».
« Il s’agit du plus grand nombre de données JWST que nous avons en mesure d’apporter à KU avec un chercheur principal ici, ce qui signifie que les étudiants de KU ont une utilisation exclusive de ces données pour l’instant », a déclaré Kirkpatrick. « Ce n’est pas encore public. La façon dont le temps du télescope fonctionne est que, car tant d’efforts consacrent une proposition, vous avez une année d’utilisation exclusive des données. Ensuite, il est publié dans une base de données publique, mais uniquement en tant que données brutes.
« Tout le monde peut y accéder, mais il devrait faire son propre traitement, ce qui a pris des mois dans notre cas. »
Cependant, il existe un moyen d’obtenir un accès anticipé aux méga images. Les membres du public peuvent classer les galaxies et aider à chasser les fusions via le projet Cosmic Collision Zooniverse.
Les recherches de l’équipe ont été acceptées pour publication dans le Journal Astrophysical Journal et sont disponibles en tant que document révisé sur le site du référentiel Arxiv.
Publié à l’origine sur Space.com.
