En tant que successeur du vénérable Le télescope spatial Hubblel’une des principales tâches du Télescope spatial James Webb a été de prendre des images en champ profond d’objets et de structures cosmiques emblématiques. Les instruments de nouvelle génération du JWST et sa résolution améliorée fournissent des images incroyablement détaillées, permettant aux astronomes d’en savoir plus sur le cosmos et les lois qui le régissent. Le dernier champ profond JWST concerne une région de l’espace connue sous le nom d’Abell 7244 – alias. Pandora’s Cluster – où trois amas de galaxies sont en train de se réunir pour former un mégacluster.
L’image a été prise dans le cadre des observations Ultradeep NIRSpec et NIRCam avant le programme Epoch of Reionization (UNCOVER). L’équipe UNCOVER s’appuie sur les données obtenues par la caméra proche infrarouge de Webb (NIRCam) pour observer l’amas de Pandore pendant environ 30 heures. Des observations de suivi sont ensuite effectuées avec le spectrographe dans le proche infrarouge (NIRSpec) pour fournir des mesures de distance précises et d’autres informations détaillées sur les compositions des galaxies à lentilles. Le programme vise à étudier les premières galaxies afin d’acquérir de nouvelles connaissances sur la formation et l’évolution des galaxies dans l’Univers primordial.
Combiner Webb’s puissants instruments infrarouges avec une large vue en mosaïque de l’effet de lentille des grappes, l’équipe UNCOVER visait à atteindre un équilibre de profondeur et d’étendue qui met en valeur la puissance du JWST et l’ère de l’astronomie qu’il inaugure. L’image résultante de Pandora’s Cluster contient environ 50 000 sources de lumière proche infrarouge et montre la puissante lentille gravitationnelle créée par la masse combinée des amas. Ce phénomène se produit lorsque des objets massifs (comme prédit par la relativité générale) modifient la courbure de l’espace-temps, provoquant la déformation et l’amplification de la lumière provenant d’objets plus éloignés.
Dans ce cas, cette technique de lentille est utilisée par les astronomes pour visualiser les galaxies qui existaient lorsque l’Univers était jeune. Ces galaxies les plus anciennes (“First Light”) se sont formées pendant l’âge cosmique des ténèbres, une période qui a commencé ca. 330 000 ans après le Big Bang qui n’est pas observable en lumière visible (d’où son nom). Ces galaxies ont conduit à l’ère de la réionisation, qui a mis fin à l’âge des ténèbres il y a environ 1 milliard d’années et a conduit l’univers à devenir transparent. L’astronome Rachel Bezanson, astrophysicienne à l’Université de Pittsburg et co-chercheuse principale du programme UNCOVER, a déclaré :
“L’ancien mythe de Pandore concerne la curiosité humaine et les découvertes qui délimitent le passé du futur, ce qui, je pense, est un lien approprié avec les nouveaux royaumes de l’univers que Webb ouvre, y compris cette image en champ profond de Pandora’s Cluster. Lorsque les images de Pandora’s Cluster sont arrivées pour la première fois de Webb, nous étions honnêtement une petite étoile frappée.
“Il y avait tellement de détails dans l’amas de premier plan et tant de galaxies à lentilles distantes que je me suis perdu dans l’image. Webb a dépassé nos attentes. La nouvelle vue de Pandora’s Cluster assemble quatre instantanés Webb en une seule image panoramique, affichant environ 50 000 sources de lumière proche infrarouge.
Les seules observations précédentes de Pandora’s Cluster ont été menées par Hubble, qui a étudié la région centrale de l’amas en 2014. Dans le cadre du programme Frontier Fields, les astronomes ont utilisé le noyau comme lentille gravitationnelle pour observer une galaxie faible distante d’environ 13 milliards d’années-lumière. Dans cette dernière image Webb, il y a un noyau de lentille inédit en bas à droite qui révèle des centaines de galaxies à lentilles distantes (visibles sous la forme de lignes en arc faibles). L’astronome et co-chercheur principal Ivo Labbe de l’Université de technologie de Swinburne a déclaré :
“L’amas de Pandora, tel qu’imaginé par Webb, nous montre une lentille plus forte, plus large, plus profonde et meilleure que nous n’en avons jamais vue auparavant. Ma première réaction à l’image a été qu’elle était si belle qu’elle ressemblait à une simulation de formation de galaxies. Nous avons dû nous rappeler qu’il s’agissait de données réelles et que nous travaillons maintenant dans une nouvelle ère de l’astronomie.
L’équipe UNCOVER prévoit d’observer l’amas de Pandore avec NIRSpec à l’été 2023. Entre-temps, toutes les données NIRCam ont été rendues publiques afin que d’autres astronomes puissent utiliser les ensembles de données de Webb pour leurs propres recherches. “Nous nous engageons à aider la communauté astronomique à tirer le meilleur parti de la ressource fantastique que nous avons dans Webb”, a déclaré le co-chercheur Gabriel Brammer du Cosmic Dawn Center de l’Institut Niels Bohr à l’Université de Copenhague. “Ce n’est que le début de toute l’incroyable science Webb à venir.”
Lectures complémentaires : Nasa
