Cette semaine, l'équipe Webb a continué à progresser dans l'alignement du télescope sur le Instrument NIRCam. Entre la prise de données pour comprendre les composants optiques, nous continuons à vérifier les instruments scientifiques. le Instrument NIRspec comprend un réseau de micro-obturateurs d'un quart de million de fenêtres mobiles miniatures, chacune mesurant 0.1 sur 0.2 millimètre. Le réseau de micro-obturateurs permet aux scientifiques de cibler des galaxies spécifiques dans les domaines qu'ils étudient, tout en fermant les fenêtres sur l'arrière-plan ou d'autres objets qui contamineraient les spectres. Nous avons commencé à tester le mécanisme et l'électronique qui contrôlent et actionnent les micro-obturateurs.
Ces dernières semaines, nous avons partagé une technique de modélisation théorique de l'univers primitif. Aujourd'hui, nous allons discuter d'un programme d'observation pour nous aider à répondre à certaines de ces questions. Massimo Stiavelli, le chef du bureau de la mission Webb au Space Telescope Science Institute, nous parle de ses enquêtes prévues sur les premières étoiles et galaxies :
« La composition chimique de l'univers primitif, juste après le big bang, est le produit des processus nucléaires qui ont eu lieu dans les premières minutes de l'existence de l'univers. Ces processus sont connus sous le nom de « nucléosynthèse primordiale ». L'une des prédictions de ce modèle est que la composition chimique de l'univers primitif est en grande partie de l'hydrogène et de l'hélium. Il n'y avait que des traces d'éléments plus lourds, qui se sont formés plus tard dans les étoiles. Ces prédictions sont compatibles avec les observations et sont en fait l'un des principaux éléments de preuve qui soutiennent le modèle du big bang chaud.
« Les premières étoiles se sont formées à partir de matière avec cette composition primordiale. La découverte de ces étoiles, communément appelées les «premières étoiles» ou les «étoiles de la population III», est une vérification importante de notre modèle cosmologique, et elle est à la portée du télescope spatial James Webb. Webb pourrait ne pas être en mesure de détecter des étoiles individuelles depuis le début de l'univers, mais il peut détecter certaines des premières galaxies contenant ces étoiles.
« Une façon de confirmer si nous trouvons les premières étoiles est de mesurer avec précision les métallicités de galaxies très éloignées. Le terme astronomique, la métallicité, est une mesure de la quantité de matière plus lourde que l'hydrogène et l'hélium. Ainsi, une galaxie à faible métallicité indiquerait qu'elle était composée de ces «premières étoiles». L'une des galaxies les plus éloignées découvertes à ce jour, connue sous le nom de MACS1149-JD1, est confirmée comme étant à décalage vers le rouge 9.1 et a émis la lumière que nous voyons alors que l'univers n'avait que 600 millions d'années. La lumière de cette galaxie lointaine voyage depuis lors et vient juste de nous atteindre maintenant.
« En première année de science Webb, j'ai un programme d'observation pour étudier cette galaxie et déterminer sa métallicité. Je vais le faire en essayant de mesurer le rapport de la force de deux raies spectroscopiques émises par des ions oxygène, émis à l'origine à la lumière visible bleu-violet et bleu-vert (longueurs d'onde du cadre de repos à 4,363 5,007 angströms et XNUMX XNUMX angströms). Grâce au décalage vers le rouge cosmologique, ces lignes sont désormais détectables aux longueurs d'onde infrarouges que Webb peut voir. L'utilisation d'un rapport de deux lignes du même ion peut fournir une mesure précise de la température du gaz dans cette galaxie et, grâce à une modélisation théorique relativement simple, fournira une mesure robuste de sa métallicité.
"Le défi est que l'une de ces lignes est généralement extrêmement faible. Cependant, cette ligne a tendance à devenir plus forte à faible métallicité. Donc, si nous ne parvenons pas à détecter la ligne et à mesurer la métallicité pour MACS1149-JD1, cela signifierait probablement qu'il a déjà été enrichi par les éléments les plus lourds, et nous devons regarder de plus en plus loin. Que ce soit en utilisant mes données ou avec de futurs programmes, je m'attends à ce que pendant sa durée de vie opérationnelle, Webb soit capable de trouver des objets avec une métallicité suffisamment faible pour détenir des clés pour comprendre la première génération d'étoiles.
Massimo Stiavelli, chef du bureau de la mission Webb, Space Telescope Science Institute
Écrit par:
- Jonathan Gardner, scientifique principal adjoint du projet Webb, NASACentre de vol spatial de Goddard
- Alexandra Lockwood, scientifique de projet pour les communications scientifiques Webb, Space Telescope Science Institute
