Mise à jour 17 Février 2023.
CONFÉRENCE MENSUELLE
DE LA SAF
De Françoise COMBES,
astrophysicienne, professeur au Collège de France, Vice-présidente de l’Académie
des Sciences
LES GALAXIES PRIMORDIALES VUES PAR LE JWST.
Organisée par la
SAF
En présence du
public et en vidéo (direct) sur canal YouTube SAF
Le Mercredi 8
Février 2023 à 19H00
Photos : JPM pour l'ambiance. (Les photos avec plus de résolution
peuvent m'être
demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir
les crédits des autres photos si nécessaire
La présentation est disponible sur
ma liaison ftp ,
Rentrer le mot de passe, puis aller à CONFÉRENCES SAF ensuite
SAISON 2022/2023 ; elle s’appelle :
JWST-Combes-CNAM-23.pdf
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me
contacter avant..
La vidéo de la réunion est accessible :
Tous les autres enregistrements des conférences mensuelles sont
accessibles sur
la playlist des conférences mensuelles d’Astronomie de notre
chaine
YouTube SAF.
En plus des 160 spectateurs de l’amphi, nous étions
138 sur YouTube.
La présentation étant très claire et très détaillée, mon CR sera
succinct, pour le compléter, j’ai rajouté en références au bas du CR,
de nombreux articles liés au
sujet traité.
Françoise Combes est astronome à l’Observatoire de Paris à la
section du LERMA (Laboratoire d’Études du Rayonnement et de la Matière en
Astrophysique et Atmosphères).
Elle s’intéresse particulièrement à la dynamique et à la
structure des galaxies et aussi à la matière noire dans l’Univers.
Récemment elle est devenue Vice-Présidente de l’Académie des
Sciences.
Ce soir, après un an de mise en service, elle nous parle des
principales découvertes du télescope James Webb concernant les galaxies
lointaines.
Le JWST est un instrument révolutionnaire concernant les galaxies
au grand z (lointaines).
On s’est aperçu qu’elles se forment très tôt, très peu de temps
en fait après le Big Bang.
Rappel : sur le facteur z.
Le facteur "redshift" z représente le décalage de la longueur
d'onde de la lumière mesurée par rapport à la longueur d'onde réelle.
z = (λ mesurée - λ réelle) / λ réelle
Les étoiles et galaxies s'éloignent de nous provoquant un
décalage de leur lumière vers le rouge par effet Doppler, plus la lumière est
rouge plus elles sont loin, z rend compte de ce décalage, voici
un
site US qui définit clairement ce facteur indicateur de distance avec
un exemple de calcul.
En d'autres mots, plus le z est grand et plus la distance est
grande. Il caractérise aussi le "retour en arrière" vers l'origine (le BB), par
exemple un z= 0 veut dire l'état actuel ; z= 1
45% de l’âge de l'univers soit 6 milliards d'al : z= 7 correspondant à 5%
de l’âge de l'univers, 700.000 ans après le BB; plus z grossit plus on se
rapproche du Big Bang.
Les mesures du JWST ont permis d’évaluer la quantité de types de
galaxies en fonction de leur forme : spirale, elliptique, particulière etc..
On s’est aperçu que
pour z > 1,5 il y a plus
de galaxies spirales.
Une autre découverte avec le Webb,
les barres de galaxies
se forment très tôt.
Le rôle du gaz dans la destruction des barres.
Le gaz serait amené au centre de la galaxie par les couples de la
barre.
Ceci détruit la barre, car son moment devient négatif.
Il y a plusieurs épisodes de destruction et de reformation de
barres.
Les barres sont un des moteurs essentiels de l’évolution des
galaxies, elles existent dans les 2/3 des galaxies spirales
Voir la très intéressante présentation de F Bournaud (en
référence plus bas).
Les quasars.
Cinq galaxies hôtes de quasars ont été choisies faisant partie de
la zone de recherche du JWST, leurs images ont été analysées par la caméra
NIRCAM.
On a pu grace à JWST avoir la forme des galaxies hôtes, et on
s’est aperçu qu’elles avaient la forme de disque.
Voir les
images complètes ICI. Crédit
Ding et al.
Pour la plupart des objets, l’index de Sersic était inférieur à
2.
L’équation de Sersic : rend compte de la luminosité de la galaxie. L’index
de Sersic est un nombre caractérisant ce facteur.
Autres découvertes :
·
Spirales rouges à z = 3
·
Spirales « passives » à z < 3
·
Spirales « anémiques » dans les amas
Conclusion première partie :
1- Galaxies à grand z: révolution du JWST
·
Morphologies régulières, disques
·
Évolution des barres
2- Disques et Sphéroïdes : simulations
·
La séquence de Hubble apparaît dès z=6
·
Arrêt de la formation d’étoiles, spirales rouges
3- Divers processus
·
Évolution des disques en sphéroïdes
·
Évolution séculaire, Fusions
Les galaxies à grand z , z > 6 et réionisation.
Le taux de formation d’étoiles dans les galaxies (SFR = Star
Formation Rate) à z = 7 est 10 fois plus faible qu’à z = 3.
Cela signifie que les galaxies lointaines (z = 7) ne peuvent pas
réioniser l’Univers.
Rappel sur la réionisation.
C’est l’époque après la période des âges sombres, là où
l’Univers est devenu neutre et transparent (après le CMB), où les atomes ont été
ionisés par le rayonnement des premières étoiles (Population III).
Une explication pourrait être, qu’il existerait des petites
galaxies non encore détectées, et c’est pour cette raison que le Webb pourrait
nous être utile.
En effet la NIRCam du Webb, peut mesurer jusqu’à 5 microns
(Hubble limité à 1,6) et permet ainsi d’aller jusqu’à des z de 20 à 30, soit
approx 10 Ma après le BB (Hubble : 0,5 Ma) !
On s’en est aperçu avec le
premier champ profond du JWST.
Le Webb s’est intéressé à l’amas de galaxies SMACS 0723 z=0.39 4
milliards d’années
Les effets de lentilles gravitationnelles ont permis d’amplifier
les galaxies d’arrière-plan, jusqu’à un facteur 750 !
NIRCAM détecte 14 nouvelles galaxies lointaines, avec 42 images
multiples. Au total 19 galaxies font remonter le temps de
plus de 13 milliards d’années
Pascale et al 2022
Cette image montre 19 images multiples comme indiqué par les
chiffres correspondants.
Pour plus de détails
voir l’article publié.
Crédit : Pascale et al 2022
JWST permet de découvrir des galaxies lointaines en très grand
nombre !!
En conclusion :
Les premiers résultats avec le JWST indiquent un grand nombre de
galaxies à grand z.
Ce nombre est-il trop grand ??
De nombreuses nouvelles mesures doivent aider à répondre à cette
question.
À suivre….
Cette conférence a été l’occasion pour Gilles Dawidowicz,
Vice-Président de la SAF de faire signer un des livres écrits par F Combes.
POUR ALLER PLUS LOIN :
The evolution of the barred
galaxy population in the TNG50 simulation
Barres et structures morphologiques: de Frédéric Bournaud.
Le bain de jouvence des galaxies par F Combes et F Bournaud.
Opening the Era of
Quasar-host Studies at High Redshift with JWST
Passive spiral galaxies
deeply captured by Subaru Hyper Suprime-Cam
Unscrambling the lensed galaxies
in JWST images behind SMACS0723
JWST’s hunt for most distant galaxies gets double boost
Hakim Atek - Probing the first galaxies
and cosmic reionization with the JWST conference video
Researchers measure size-luminosity relation of galaxies less than a billion
years after Big Bang
Galaxies à grand redshift. Histoire de la formation d’étoiles par F
Combes
Webb déniche des galaxies "petits pois" à l'époque de la réionisation
Premières
lueurs dans l’obscurité des Âges-sombres par Pierre Brisson
Dossier JWST sur votre site préféré.
Bon ciel à tous
Prochaine conférence
SAF. : le mercredi 8 Mars (CNAM exceptionnellement amphi JB Say) 19 H
JM Bonnet-Bidaud astrophysicien CEA, sur « L’histoire critique du Big Bang"
Réservation comme
d’habitude ou
à la SAF directement.
La suivante : le 12 Avril : Thierry Legault sur « L’Astrophoto pour les
nuls »
Transmission en direct
sur le canal YouTube de la SAF :
https://www.youtube.com/channel/UCD6H5ugytjb0FM9CGLUn0Xw/feautured
Jean Pierre
Martin
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