Hubble dévoile comment une galaxie a percé le brouillard cosmique primordial

Taille et formation d’étoiles : Les images détaillées en lumière visible de Hubble révèlent que la galaxie contient des étoiles jeunes très serrées . De multiples sursauts de formation stellaire ont dégagé le gaz à l’intérieur et autour de MXDFz4.4, permettant à sa puissante lumière ultraviolette de s’échapper .

Pourcentage de lumière ionisante qui s’échappe : La fraction de photons ionisants (continuum de Lyman) qui parvient à quitter la galaxie est remarquablement élevée, mesurée entre 53 et 100 % . C’est bien plus que les < 5–10 % généralement observés dans d’autres galaxies à faible redshift, ce qui fait de MXDFz4.4 un « fort LCE » (émetteur de continuum de Lyman) et un exemple parfait du type de galaxie qui a pu conduire la réionisation .

Comment cela explique la transition opaque-transparent : Cette galaxie est un puissant émetteur de continuum de Lyman, ce qui signifie qu’elle laisse fuir une quantité importante de photons UV de haute énergie capables d’ioniser l’hydrogène neutre . Cela démontre directement un mécanisme pour la transition : l’intense formation d’étoiles à l’intérieur de la galaxie a creusé des canaux dans le gaz neutre, permettant au rayonnement ionisant de s’échapper dans le milieu intergalactique et de transformer le gaz neutre opaque en plasma transparent .

Rôles de Hubble, Webb et du Very Large Telescope (VLT) :

• Hubble (HST) : A fourni les images critiques en lumière visible à haute résolution qui ont révélé la structure détaillée des amas stellaires et les canaux dégagés . Hubble a été le premier à détecter la lumière UV inattendue de cette galaxie .
• Very Large Telescope (VLT / MUSE) : La galaxie a été identifiée comme cible dans le cadre du relevé MUSE eXtremely Deep Field (MXDF) . L’instrument MUSE du VLT a fourni la spectroscopie profonde et résolue spatialement nécessaire pour confirmer le redshift élevé et mesurer la morphologie de la raie Lyman-alpha, utilisée pour tracer la fuite du continuum de Lyman .
• James Webb Space Telescope (JWST / NIRISS) : L’instrument NIRISS de JWST a pris un spectre de MXDFz4.4 dans le cadre du programme NGDEEP. Aucune raie d’émission n’a été détectée dans ce spectre, mais les données ont été utilisées pour écarter d’autres redshifts possibles et ont aidé à affiner la photométrie de la galaxie .

Comment cela repousse la chronologie de la réionisation : Les modèles standards placent la fin de l’époque de la réionisation environ 1,1 milliard d’années après le Big Bang. MXDFz4.4, observée 1,4 milliard d’années après le Big Bang, est un fort émetteur LyC 250 millions d’années après la fin supposée de l’EoR . Son existence montre que des galaxies libérant activement de la lumière ionisante étaient courantes bien plus tard dans l’histoire cosmique qu’on ne le pensait, suggérant que la réionisation n’a pas été un événement unique et net, mais un processus graduel et prolongé qui s’est poursuivi fortement à des époques cosmiques plus tardives .