La preuve de l'existence de la première génération d'étoiles dans l'univers est apparue grâce aux observations réalisées par le télescope spatial James Webb (JWST). La preuve se trouve dans l’une des galaxies connues les plus éloignées.
Galaxie désignée GN-Z11a été découvert par Le télescope spatial Hubble En 2015, avant le lancement du télescope spatial James Webb, elle était considérée comme la galaxie connue la plus éloignée. avec Redshift À partir de la version 10.6, il est logique de parler de la durée de son existence et non de sa distance. En effet, nous voyons GN-z11 tel qu'il était seulement 430 millions d'années après son apparition. le Big Bang En raison du temps qu’il faut à sa lumière pour se rendre jusqu’à notre coin de l’univers. En comparaison, l'univers d'aujourd'hui est… 13,8 milliards d'années.
à propos de: Les cibles du télescope spatial James Webb au cours de l'année prochaine incluent les trous noirs, les exolunes, l'énergie noire – et bien plus encore.
En tant que tel, GN-z11 était une cible privilégiée pour l’étude du télescope spatial James Webb. Aujourd'hui, deux nouveaux articles décrivent de profondes découvertes sur GN-z11 qui révèlent des détails essentiels sur la façon dont les galaxies qui existaient dans l'univers primitif se sont développées.
GN-z11 est la galaxie la plus brillante connue à ce redshift particulier, et en effet, elle est devenue un sujet populaire pour les galaxies à redshift élevé que l'on trouve maintenant presque régulièrement dans l'Univers primitif par le télescope spatial James Webb. Beaucoup d’entre eux semblent plus brillants que ne le prédisent nos modèles de formation des galaxies. Ces prédictions sont basées sur le modèle standard de la cosmologie.
Aujourd’hui, de nouvelles observations du télescope spatial James Webb semblent avoir fait la lumière sur ce qui se passe.
Une équipe d'astronomie dirigée par Roberto Maiolino de l'Université de Cambridge a examiné GN-z11 à l'aide des deux instruments dans le proche infrarouge du télescope spatial James Webb, la caméra proche infrarouge (NIRCam) et le spectromètre proche infrarouge (NIRSpec). Des chercheurs ont découvert des preuves de l'existence d'une première génération d'étoiles, appelées étoiles du troisième groupe, ainsi que de l'existence d'un amas d'étoiles. Trou noir géant Ils dévorent d’énormes quantités de matière et croissent à un rythme très accéléré.
Les scientifiques peuvent calculer l'âge d'une étoile en fonction de son abondance d'éléments lourds, créés par les générations précédentes d'étoiles qui ont vécu et sont mortes, rejetant ces éléments lourds dans l'espace où ils sont finalement recyclés dans les régions de formation d'étoiles pour former de nouvelles étoiles. Corps astraux. Les étoiles plus jeunes qui se sont formées au cours des cinq ou six derniers milliards d’années sont appelées étoiles du premier groupe et possèdent les plus grandes abondances d’éléments lourds. Notre soleil C'est la population que je mets en vedette. Les étoiles plus anciennes contiennent moins d’éléments lourds car moins de générations d’étoiles les ont précédées. Nous appelons ces étoiles du deuxième groupe, et elles vivent dans nos régions les plus anciennes. voie Lactée.
Cependant, les stars du troisième groupe étaient jusqu’à présent purement hypothétiques.
Ces étoiles étaient censées être les premières étoiles à se former, et comme il n’y avait pas d’autres étoiles avant elles, elles ne contenaient aucun élément lourd et étaient constituées uniquement d’hydrogène pur et d’hélium formés lors du Big Bang. On pense également que ces premières étoiles étaient extrêmement lumineuses, avec des masses équivalentes à au moins plusieurs centaines de soleils.
Bien que les astronomes n'aient pas encore vu directement les étoiles du groupe III, l'équipe de Maiolino en a découvert des preuves indirectes dans GN-z11. NIRSpec a observé un amas d'hélium ionisé près du bord de GN-z11.
« Le fait que nous ne voyons rien d'autre que de l'hélium suggère que cette masse doit être assez pure », a déclaré Maiolino dans son rapport. déclaration. « C'est quelque chose à quoi on aurait pu s'attendre d'après la théorie et les simulations à proximité de galaxies particulièrement massives de ces époques : il devrait rester des poches de gaz vierge restant dans le halo, et ces poches pourraient s'effondrer et former des étoiles du troisième groupe. »
Cet hélium gazeux est ionisé par quelque chose qui produit d’énormes quantités de lumière ultraviolette, appelées étoiles de la population III. L’hélium que nous avons vu est probablement un matériau issu de la formation de ces étoiles. La quantité de lumière ultraviolette nécessaire pour ioniser tout ce gaz nécessite environ 600 000 masses solaires d’étoiles au total, émettant une luminosité combinée 20 000 milliards de fois plus brillante que celle de notre Soleil. Ces chiffres suggèrent que les galaxies lointaines comme GN-z11 étaient plus aptes à former des étoiles massives que les galaxies de l'univers moderne.
Parallèlement, selon une deuxième série de résultats, l'équipe de Maiolino a également trouvé des preuves d'un trou noir de 2 millions de masse solaire au cœur de GN-z11.
« Nous avons trouvé du gaz très dense, commun à proximité des trous noirs supermassifs qui accumulent du gaz », a déclaré Maiolino dans le même communiqué. « C'était la première preuve claire que GN-z11 héberge un trou noir qui dévore la matière. »
L’équipe a également détecté une puissante glace de rayonnement provenant du disque de matière en accrétion en orbite autour du trou noir, ainsi que des éléments chimiques ionisés que l’on trouve généralement à proximité des trous noirs en accrétion. L’équipe affirme qu’il s’agit du trou noir supermassif le plus éloigné jamais découvert, et que son appétit vorace fait que son disque d’accrétion devient dense, chaud et brillant. Les chercheurs pensent que c’est cela, combiné aux étoiles du groupe III, qui rend GN-z11 si brillant. Sans rompre avec la cosmologie standard Comme certains l'ont fait Réclamé prématurément.
L'étude sur la masse de l'hélium ionisé et les étoiles de la population III a été acceptée pour publication dans la revue Astronomy and Astrophysics, et une préimpression est disponible à l'achat. Trouvé ici. Entre-temps, l'étude des observations NIRCam du trou noir a été publiée le 17 janvier dans la revue nature.
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