Le télescope James Webb révèle des galaxies turbulentes dans l'univers primitif

Étude et principales conclusions

Des chercheurs de l'University of Cambridge ont analysé plus de 250 observations du James Webb Space Telescope ciblant des galaxies qui existaient environ 800 millions à 1,5 milliard d'années après le Big Bang. Plutôt qu'une prédominance de disques de rotation réguliers, l'équipe a découvert que la plupart des galaxies de cette période primitive sont irrégulières, grumeleuses et dynamiquement turbulentes.

L'étude a examiné les mouvements de gaz au sein d'une vaste population de galaxies de masse relativement faible et a révélé un large éventail d'états cinématiques. Certains systèmes montrent des signes de rotation ordonnée émergente, mais la majorité présente des mouvements de gaz désordonnés correspondant à des fusions fréquentes, des épisodes intenses de formation d'étoiles et des instabilités gravitationnelles.

Technique : spectroscopie sans fente par grisme NIRCam

L'équipe a utilisé la spectroscopie sans fente de l'instrument NIRCam du télescope, fonctionnant en mode grisme. Les grismes séparent la lumière entrante en longueurs d'onde sur une plage de 2,4 à 5,0 micromètres, permettant la mesure des raies d'émission infrarouges qui tracent la cinématique des gaz ionisés. L'instrument offre un pouvoir de résolution spectrale de l'ordre de 1 600, permettant des mesures de vitesse détaillées à travers les galaxies.

Développés à l'origine pour l'alignement optique, les grismes de NIRCam offrent à la fois des modes de spectroscopie à grand champ et de séries temporelles. Pour ces travaux, les chercheurs ont appliqué un nouvel algorithme aux spectres de grisme et à l'imagerie existante afin de cartographier les mouvements de gaz au sein de galaxies individuelles à travers l'échantillon étudié.

Contexte et interprétation

Les résultats aident à retracer la transition depuis l'époque de la réionisation vers le pic ultérieur de la formation d'étoiles cosmiques souvent appelé « midi cosmique » (cosmic noon), montrant comment de petits blocs de construction chaotiques se sont progressivement stabilisés en structures plus ordonnées comme les spirales observées dans l'univers proche.

Prochaines étapes

Publication

Les résultats paraissent dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society dans un article intitulé « The Dawn of Disks: Unveiling the Turbulent Ionised Gas Kinematics of the Galaxy Population at z ~ 4–6 with JWST/NIRCam Grism Spectroscopy ».