Les télescopes spatiaux James Webb et Hubble s’associent pour observer un amas massif de galaxies
Le télescope spatial James Webb (Webb ou JWST) a peut-être été présenté comme le successeur de Hubble, mais ce dernier a encore de beaux jours devant lui. Ces deux instruments emblématiques ont fait équipe pour prendre une image en profondeur d’un amas de galaxies.
Image d’entête : composite de l’amas de galaxies MACS0416, créé par un empilement d’images de Hubble et du James Webb. (NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA), Jordan C. J. D’Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Haojing Yan (Université du Missouri))
Depuis son lancement en 1990, le télescope spatial Hubble a été une source constante d’images époustouflantes, mais il n’est pas destiné à être mis au rebut simplement parce qu’un nouveau venu clinquant s’est emparé du ciel. Hubble observe principalement l’univers dans les longueurs d’onde visibles, c’est-à-dire celles que l’œil humain peut voir. Webb, quant à lui, se concentre sur la lumière infrarouge, qui permet de mieux voir les objets plus éloignés dans l’espace et dans le temps.
À présent, des astronomes ont combiné ces deux visions uniques de l’univers pour obtenir une image plus détaillée d’une région de l’espace. Il s’agit de l’amas de galaxies MACS0416, situé à environ 4,3 milliards d’années-lumière de la Terre. En fait, deux amas de galaxies sont actuellement en train de fusionner, de sorte qu’ils finiront par former un amas géant. Certains objets de l’image sont en réalité beaucoup plus éloignés, mais leur lumière a été amplifiée ou déformée en raison d’un phénomène appelé lentille gravitationnelle.
Schéma du phénomène de lentille gravitationnelle : de la droite vers la gauche, la lumière quitte une jeune galaxie en formation près de la bordure visible de l’univers. Une grande partie de la lumière passe à travers un objet massif tel qu’un grand regroupement de galaxies entouré de matière noire, directement dans la ligne de mire entre la Terre et la galaxie distante. La gravité de la matière noire agit comme une lentille, tordant la lumière arrivant. La plupart de la lumière est dispersée, mais une petite partie est concentrée et directement dirigée vers la Terre. Les observateurs verront plusieurs images déformées de la profonde galaxie. (M. T Robison/ REfT)
Les images de Hubble ont été prises en 2014 et elles ont nécessité un temps d’exposition de 122 heures. Les images de Webb ont été prises au début de cette année sur une période d’environ 22 heures, ce qui a permis de mettre en évidence un tout nouvel ensemble de galaxies.
Dans l’image composite qui en résulte, les différentes couleurs de lumière indiquent la distance de la galaxie et le télescope qui l’a photographiée. Les galaxies bleues sont celles qui ont les longueurs d’onde les plus courtes, qui sont les plus visibles pour Hubble et qui sont généralement les plus proches de nous, sur Terre. Les galaxies vertes et jaunes se situent au milieu, tandis que les galaxies rouges sont le fruit du travail de Webb, elles sont généralement beaucoup plus éloignées ou enveloppées de poussière, et restent en grande partie invisibles pour Hubble.
Image comparative de l’amas de galaxies MACS0416, avec l’image de Hubble à gauche et l’image de James Webb à droite. (NASA, ESA, CSA, STScI)
Selon Rogier Windhorst, l’un des auteurs de l’étude Webb :
Nous nous appuyons sur l’héritage de Hubble en poussant l’observation vers des distances plus grandes et des objets moins lumineux. « L’image complète ne devient claire que lorsque vous combinez les données de Webb avec celles de Hubble.
Les images de Webb n’ont pas été prises uniquement à des fins esthétiques. L’équipe était à la recherche de « transitoires« , c’est-à-dire d’objets dont l’intensité lumineuse varie au fil du temps. Dans ce champ de vision, ils ont repéré 14 transitoires, dont 12 concentrés dans trois galaxies fortement agrandies par l’effet de lentille gravitationnelle. Cela suggère qu’il s’agit d’étoiles individuelles ou de systèmes stellaires qui sont brièvement passés dans un alignement spécifique qui a amplifié leur luminosité de façon spectaculaire. Les deux autres étaient probablement des supernovae, selon l’équipe.
Les deux études publiées dans la revue Astronomy & Astrophysics : JWST’s PEARLS: Mothra, a new kaiju star at z = 2.091 extremely magnified by MACS0416, and implications for dark matter models et dans The Astrophysical Journal et cette dernière disponible en prépublication dans arXiv : JWST’s PEARLS: Transients in the MACS J0416.1-2403 Field. Présentées sur le site de la NASA : NASA’s Webb, Hubble Combine to Create Most Colorful View of Universe.