Au nom de la science ouverte, la collaboration scientifique multinationale COSMOS a publié jeudi les données de la plus grande carte de l'Univers. Baptisé COSMOS-Web Field, le projet, construit à partir des données collectées par le télescope spatial James Webb (JWST), comprend l'ensemble des images et un catalogue de près de 800 000 galaxies couvrant la quasi-totalité du temps cosmique. Il remet en question les notions existantes de l'Univers naissant.
« Notre objectif était de construire ce champ spatial profond à une échelle physique qui dépassait de loin tout ce qui avait été fait auparavant », a déclaré Caitlin Casey, professeur de physique à l'UC Santa Barbara, qui codirige la collaboration COSMOS-Web aux côtés de Jeyhan Kartaltepe du Rochester Institute of Technology.
« Si vous aviez une copie du champ ultra-profond de Hubble sur une feuille de papier standard », a-t-elle déclaré, faisant référence à la vue emblématique de près de 10 000 galaxies publiée par la NASA en 2004, « notre image serait légèrement plus grande qu'une fresque murale de 4 mètres sur 4 mètres de large, à la même profondeur. Elle est donc vraiment impressionnante. »
L'image composite COSMOS-Web remonte à environ 13,5 milliards d'années ; selon la NASA, l'Univers a environ 13,8 milliards d'années, à une centaine de millions d'années près. Cela représente environ 98 % du temps cosmique.
L’objectif des chercheurs n’était pas seulement d’observer certaines des galaxies les plus intéressantes du début des temps, mais aussi d’avoir une vision plus large des environnements cosmiques qui existaient au début de l’univers , lors de la formation des premières étoiles, galaxies et trous noirs.
« Le cosmos est organisé en régions denses et en vides », a expliqué Casey. « Et nous voulions aller au-delà de la recherche des galaxies les plus lointaines ; nous voulions obtenir un contexte plus large de leur habitat. »
Une « grande surprise »
Et quel voisinage cosmique cela s'est avéré ! Avant la mise en marche du JWST, a expliqué Casey, elle et ses collègues astronomes avaient fait leurs meilleures prédictions sur le nombre de galaxies supplémentaires que le télescope spatial pourrait observer, grâce à son miroir primaire collecteur de lumière de 6,5 mètres de diamètre, environ six fois plus grand que celui de Hubble, d'un diamètre de 2,4 mètres. Les meilleures mesures de Hubble suggéraient que les galaxies observées au cours des 500 premiers millions d'années seraient incroyablement rares, a-t-elle ajouté.
« C'est logique : le Big Bang se produit et les choses mettent du temps à s'effondrer gravitationnellement et à se former, et à faire s'allumer les étoiles. Il y a une échelle de temps associée à cela », a expliqué Casey.
« Et la grande surprise, c'est qu'avec le JWST, nous voyons environ dix fois plus de galaxies que prévu à ces distances incroyables. Nous voyons également des trous noirs supermassifs qui ne sont même pas visibles avec Hubble. » Et ils n'en voient pas seulement plus, ils voient différents types de galaxies et de trous noirs, a-t-elle ajouté.
« Beaucoup de questions sans réponse »
Bien que les images et le catalogue COSMOS-Web répondent à de nombreuses questions que se posent les astronomes sur l’univers primitif, ils suscitent également d’autres questions.
Depuis que le télescope a été allumé, nous nous demandons : « Ces données du JWST perturbent-elles le modèle cosmologique ? Parce que l'Univers produisait trop de lumière trop tôt ; il n'a eu qu'environ 400 millions d'années pour former quelque chose comme un milliard de masses solaires d'étoiles. Nous ne savons tout simplement pas comment cela s'est produit », a déclaré Casey. « Il y a donc beaucoup de détails à décortiquer et beaucoup de questions sans réponse. »
Découvrez les dernières avancées scientifiques, technologiques et spatiales grâce à plus de 100 000 abonnés qui comptent sur Phys.org pour des informations quotidiennes. Inscrivez-vous à notre newsletter gratuite et recevez En rendant ces données publiques, nous espérons que d'autres astronomes du monde entier les utiliseront, entre autres, pour affiner notre compréhension du peuplement de l'univers primitif et de son évolution jusqu'à nos jours. Ces données pourraient également apporter des éléments de réponse à d'autres mystères majeurs du cosmos, tels que la matière noire et la physique de l'univers primitif, qui pourraient différer de nos connaissances actuelles.
« Une grande partie de ce projet consiste à démocratiser la science et à rendre les outils et les données des meilleurs télescopes accessibles à la communauté au sens large », a déclaré Casey.
Les données ont été rendues publiques presque immédiatement après leur collecte, mais uniquement sous leur forme brute, utilisables uniquement par ceux disposant des connaissances techniques spécialisées et de l'accès à un superordinateur pour les traiter et les interpréter. La collaboration COSMOS a travaillé sans relâche ces deux dernières années pour convertir les données brutes en images et catalogues largement exploitables. En créant et en publiant ces produits, les chercheurs espèrent que même les astronomes de premier cycle pourront explorer ces données et en tirer des enseignements nouveaux.
« Parce que la meilleure science est celle qui se réalise lorsque chacun aborde le même ensemble de données différemment », a déclaré Casey. « Il n'appartient pas à un seul groupe de personnes de percer les mystères. »
Pour la collaboration COSMOS, l'exploration se poursuit. Ils sont retournés dans le champ profond pour le cartographier et l'étudier plus en détail.
« Nous allons bientôt collecter davantage de données », a-t-elle déclaré. « Nous pensons avoir identifié les galaxies les plus anciennes sur l'image, mais nous devons le vérifier. »
Pour ce faire, ils utiliseront la spectroscopie, qui décompose la lumière des galaxies en un prisme, pour confirmer la distance de ces sources (plus éloignées = plus anciennes).
« En parallèle », a ajouté Casey, « nous comprendrons la chimie interstellaire de ces systèmes en suivant l'azote, le carbone et l'oxygène. Il reste encore beaucoup à apprendre et nous ne faisons qu'effleurer la surface. »
L'image COSMOS-Web est disponible pour une navigation interactive ; les articles scientifiques qui l'accompagnent ont été soumis à l' Astrophysical Journal et à Astronomy & Astrophysics .
Par Sonia Fernandez, Université de Californie - Santa Barbara
Edité par Gaby Clark , révisé par Andrew Zinin
Fourni par l'Université de Californie à Santa Barbara
