JWST : Un aperçu du passé lointain

Dans cette nouvelle image du mois du télescope spatial James Webb de la NASA/ESA/CSA, le regard est d’abord attiré par le monstre gigantesque au centre : l’amas de galaxies Abell S1063. Ce colossal ensemble de galaxies, situé à 4.5 milliards d’années-lumière de la Terre dans la constellation Grus (la Grue), domine la scène. En y regardant de plus près, on découvre que ce regroupement dense de galaxies massives est entouré de traînées lumineuses. Ces arcs déformés sont le véritable objet de l’intérêt des scientifiques : des galaxies peu lumineuses issues du passé lointain de l’Univers.

Abell S1063 avait déjà été observé dans le cadre du programme Frontier Fields du télescope spatial Hubble de la NASA et de l’ESA. Il constitue une puissante lentille gravitationnelle : cet amas de galaxies est si massif que la lumière des galaxies lointaines alignées derrière lui est déviée autour de lui, créant les arcs déformés que nous voyons ici. Comme une lentille de verre, il concentre la lumière de ces galaxies lointaines. Les images ainsi obtenues, bien que déformées, sont à la fois lumineuses et agrandies — suffisamment pour être observées et étudiées. C’était l’objectif des observations de Hubble : utiliser l’amas de galaxies comme une loupe pour sonder l’Univers primordial.

Les nouvelles images de la caméra proche infrarouge (NIRCam) de Webb font remonter cette quête encore plus loin dans le temps. Cette image dévoile une incroyable forêt d’arcs gravitationnels autour d’Abell S1063, révélant des galaxies d’arrière-plan déformées, situées à diverses distances cosmiques, ainsi qu’une multitude de galaxies peu lumineuses et de structures jusqu’alors invisibles.

Cette image est ce que l’on appelle un champ profond — une longue exposition d’une seule région du ciel, recueillant autant de lumière que possible pour faire apparaître les galaxies les moins lumineuses et les plus lointaines, absentes des images ordinaires. Avec 9 prises de vue distinctes à différentes longueurs d’onde du proche infrarouge, totalisant environ 120 heures d’observation et bénéficiant de l’effet grossissant de la lentille gravitationnelle, il s’agit du regard le plus profond porté par Webb sur une même cible à ce jour. Concentrer une telle puissance d’observation sur une lentille gravitationnelle massive comme Abell S1063 pourrait donc révéler certaines des toutes premières galaxies formées dans l’Univers primordial.

Le programme d’observation à l’origine de ces données, GLIMPSE (#3293, responsables scientifiques : H. Atek & J. Chisholm), vise à sonder la période appelée aube cosmique, alors que l’Univers n’avait que quelques millions d’années. L’étude des galaxies révélées par l’effet de lentille gravitationnelle pourrait approfondir notre compréhension de l’apparition des premières galaxies. L’analyse de ces données NIRCam par l’équipe GLIMPSE a déjà permis d’identifier des galaxies candidates qui auraient existé dès 200 millions d’années après le Big Bang, ainsi que des indices de l’insaisissable première population d’étoiles de l’Univers.

Crédit :
ESA/Webb, NASA & CSA, H. Atek, M. Zamani (ESA/Webb)
Remerciements : R. Endsley