Des chercheurs mesurent la relation taille-luminosité des galaxies moins d’un milliard d’années après le Big Bang

Le résultat fait partie du programme scientifique de libération anticipée Grim Lens-Amplified Survey from Space (GLASS), dirigé par l’Université de Californie à Los Angeles, le professeur Tommaso Treu. Il vise à étudier l’univers primitif lorsque les premières étoiles/galaxies se sont allumées, ce qui a ionisé le gaz neutre de l’univers à l’époque et a permis à la lumière de briller à travers. C’est ce qu’on appelle l’époque de la réionisation.

Cependant, les détails de la réionisation sont restés inconnus car les télescopes jusqu’à aujourd’hui n’ont pas été capables d’observer en détail les galaxies de cette période de l’histoire de l’univers. En savoir plus sur l’époque de la réionisation aiderait les chercheurs à comprendre comment les étoiles et les galaxies ont évolué pour créer l’univers d’aujourd’hui tel que nous le voyons.

Une étude, dirigée par Lilan Yang, membre de Kavli IPMU JSPS, et comprenant le chercheur du projet Xuheng Ding, a utilisé les données d’imagerie multibande NIRCAM du programme GLASS-JWST pour mesurer la taille et la luminosité de la galaxie afin de déterminer la morphologie et la relation taille-luminosité du reste. cadre optique aux UV.

“C’est la première fois que nous pouvons étudier les propriétés de la galaxie en optique de repos à un décalage vers le rouge supérieur à 7 avec JWST, et la taille-luminosité est importante pour déterminer la forme de la fonction de luminosité qui indique les principales sources responsables de la réionisation cosmique, c’est-à-dire de nombreuses galaxies faibles ou des galaxies relativement moins brillantes.

“La longueur d’onde originale de la lumière passera à une longueur d’onde plus longue lorsqu’elle se déplacera de l’univers primitif jusqu’à nous. Ainsi, la longueur d’onde du cadre de repos est utilisée pour clarifier leur longueur d’onde intrinsèque, plutôt que la longueur d’onde observée.

Auparavant, avec le télescope spatial Hubble, nous ne connaissions les propriétés des galaxies que dans la bande UV au repos. Maintenant, avec JWST, nous pouvons mesurer une longueur d’onde plus longue que les UV”, a déclaré le premier auteur Yang.

Les chercheurs ont découvert la première relation taille-luminosité optique du cadre de repos des galaxies à un décalage vers le rouge supérieur à 7, soit environ 800 millions d’années après le Big Bang, leur permettant d’étudier la taille en fonction de la longueur d’onde. Ils ont trouvé que la taille médiane à la luminosité de référence est d’environ 450 à 600 parsecs et diminue légèrement de l’optique de repos à l’UV. Mais était-ce prévu ?

“La réponse est que nous ne savons pas à quoi nous attendre. Les études de simulation précédentes donnent une gamme de prédictions”, a déclaré Yang.

L’équipe a également constaté que la pente de la relation taille-luminosité était un peu plus raide dans la bande de longueur d’onde la plus courte lorsque la pente pouvait varier.

“Cela suggérerait une densité de luminosité de surface plus élevée à une longueur d’onde plus courte, donc moins de correction d’incomplétude d’observation lors de l’estimation de la fonction de luminosité, mais le résultat n’est pas concluant. Nous ne voulons pas sur-interpréter ici”, a déclaré Yang.

L’article de l’équipe a été publié le 18 octobre 2022 par Les lettres du journal astrophysique.