Le dernier puzzle du télescope spatial James Webb ?  “Candidat Galaxy de Schrödinger”

Les astronomes armés des premières données obtenues par le télescope spatial James Webb (JWST) sont à la recherche de galaxies qui existaient quelques centaines de millions d’années seulement après le Big Bang.

Rohan Naidu, un astrophysicien basé à Harvard et Smithsonian exploité conjointement Centre d’astrophysiqueet ses collègues ont été particulièrement doués pour découvrir ces reliques cosmiques.

Quelques jours seulement après la diffusion des premières images du JWST sur la planète en juillet, Naidu et ses collaborateurs ont publié un article qui s’est répercuté sur le Web, prenant une véritable ampleur sur les réseaux sociaux. En utilisant les données du “scope”, les chercheurs ont annoncé qu’ils avaient découvert un candidat pour la galaxie la plus éloignée jamais vue, baptisée GLASS-z13. Puis, pas même une semaine plus tard, un nombre de groupes ont trouvé des galaxies candidates de plus en plus éloignées.

Il n’est donc pas surprenant que nous ayons encore un autre candidat.

Dans un article pré-imprimé, publié le 5 août et qui n’a pas encore fait l’objet d’un examen par les pairs, Naidu et ses collègues ont détaillé une autre galaxie candidate lointaine, issue de l’un des programmes scientifiques de JWST, connu sous le nom de CEERS-1749. C’est une galaxie extrêmement brillante qui, si elle était confirmée, aurait existé seulement 220 millions d’années après le Big Bang – et elle pourrait également réécrire notre compréhension du cosmos.

Mais il y a un énorme hic.

CEERS-1749 pourrait être l’une des galaxies les plus lointaines que nous ayons jamais vues. Ou il pourrait se cacher beaucoup plus près de chez vous. Essentiellement, les données semblent indiquer deux endroits possibles pour la galaxie – et nous ne saurons pas lequel est correct sans beaucoup plus d’observations. Cela lui a valu le titre de “candidat de la galaxie de Schrödinger” dans le journal soumis au référentiel de préimpression, arXiv, le 4 août.

Alors, comment une galaxie comme Schrodinger (le nom avec lequel nous courons car c’est bien plus amusant que CEERS-1749) peut-elle sembler être à deux endroits différents ? C’est a propos de redshift.

Pour déterminer à quelle distance se trouve une galaxie, les astronomes étudient les longueurs d’onde de la lumière. Plus précisément, ils s’intéressent à un phénomène de lumière connu sous le nom de redshift. En un mot, les ondes lumineuses quittant des galaxies lointaines s’étirent avec le temps, déplaçant les ondes vers le bas du spectre électromagnétique et les rendant plus, enfin… rouges. Ainsi, la lumière ultraviolette quittant une galaxie comme Schrödinger n’atteindra pas la Terre sous forme de lumière ultraviolette. Au lieu de cela, il sera décalé vers le rouge dans l’infrarouge, ce qui est formidable pour nous car c’est exactement le type de lumière que recherche JWST.

Et JWST a divers filtres, regardant des longueurs d’onde distinctes de l’infrarouge. En examinant une galaxie comme Schrodinger, vous pouvez feuilleter les longueurs d’onde comme si vous feuilletiez un album photo. Sur les premières pages — moins de longueurs d’onde rouges — vous ne verrez rien. Puis, au fur et à mesure que vous tournez et que les longueurs d’onde deviennent plus rouges, le fantôme d’une galaxie apparaît. Dans les longueurs d’onde les plus décalées vers le rouge, au dos de l’album, la galaxie est un objet clairement défini.

Le décalage vers le rouge est désigné par le paramètre z et plus haut z les valeurs signifient un objet plus éloigné. Un de confirmé galaxies les plus lointaines découvertes à ce jour, GN-z11, a une z valeur de 11.09. Dans le cas de Schrodinger, l’équipe de recherche déclare qu’il pourrait avoir un z valeur d’environ 17. Cela signifierait que cette lumière date d’il y a environ 13,6 milliards d’années.

Cela signifierait également que nous devrons peut-être repenser nos modèles d’évolution des galaxies dans les premiers jours de l’univers – les galaxies d’il y a si longtemps ne devraient pas être aussi brillantes, du moins selon le modèle que nous utilisons actuellement pour expliquer notre cosmos.

Mais peut-être que nous n’avons pas encore besoin de casser la physique.

L’équipe suggère qu’il existe de bonnes preuves environnementales que Schrödinger z la valeur pourrait être d’environ 5, ce qui signifierait que sa lumière a environ 12,5 milliards d’années. Les autres galaxies de la région autour de Schrödinger se trouvent toutes à peu près à cette distance. Il se pourrait même que Schrödinger soit une galaxie satellite de l’un de ses voisins les plus massifs.

Mais attendez, il y a plus ! Un autre groupe de chercheurs a également étudié cette même galaxie à partir des premières données de publication, publiant leurs propres résultats sur arXiv le même jour. Jorge Zavala, astrophysicien à ALMA Japon, et son équipe ont ajouté aux données du JWST des données provenant de télescopes terrestres dans les Alpes françaises et à Hawaï.

Ils sont arrivés à la conclusion que Schrodinger pourrait être un imposteur se faisant passer pour une galaxie à décalage vers le rouge élevé alors qu’il s’agit en fait d’une galaxie poussiéreuse beaucoup plus proche subissant une formation rapide d’étoiles.

Le message à retenir ? Les travaux sur cette galaxie candidate déconcertante sont incomplets. JWST a pu étudier l’intensité de la lumière émise par Schrodinger, mais nous avons besoin de plus de mesures. En particulier, la spectroscopie permettra aux astrophysiciens de scruter plus précisément son redshift. Le seul obstacle maintenant est le temps – obtenir suffisamment de temps sur les télescopes du monde entier pour étudier Schrödinger et résoudre le puzzle.