Qu’y a-t-il derrière chaque degré carré dans l’espace ?

La voûte du ciel nocturne est à la fois immense et impressionnante.

La Voie lactée, vue à l’observatoire de La Silla, est un spectacle époustouflant et impressionnant pour tout le monde et offre une vue spectaculaire sur un grand nombre d’étoiles de notre galaxie. Bien qu’il y ait certainement des régions, comme vers notre centre galactique, qui sont plus denses en étoiles que d’autres, le “degré carré” moyen du ciel contient environ 10 millions d’étoiles de la Voie lactée.

(Crédit : ESO / Hå kon Dahle)

Au total, cumulativement, le ciel complet contient 41 253 degrés carrés.

Sur cette photo du ciel nocturne au-dessus du Very Large Telescope de Paranal, un bras et une main sont représentés pour l’échelle angulaire. L’ongle de l’auriculaire encerclé occupe environ un degré carré dans le ciel, tandis que la séparation angulaire entre l’auriculaire et l’index est d’environ 12 degrés : la quantité dont la Lune semble se déplacer dans le ciel d’une nuit à l’autre.

(Crédit : ESO / Y. Beletsky ; modifications : E. Siegel)

Si vous tenez votre main à bout de bras, l’ongle de votre petit doigt couvre environ 1 degré carré.

gros coup chaud

Concept d’échelle logarithmique de l’artiste de l’univers observable. Le système solaire cède la place à la Voie lactée, qui cède la place aux galaxies proches qui cèdent ensuite la place à la structure à grande échelle et au plasma chaud et dense du Big Bang à la périphérie. Chaque ligne de visée que nous pouvons observer contient toutes ces époques.

(Crédit : Pablo Carlos Budassi ; Unmismoobjetivo / Wikimedia Commons)

Derrière chaque degré carré, il y a une portion de l’Univers qui dévoile toute son histoire.

Vue tout le ciel de Gaiaâ € ™ de notre galaxie de la Voie lactée et des galaxies voisines. Les cartes montrent la luminosité et la couleur totales des étoiles (en haut), la densité totale des étoiles (au milieu) et la poussière interstellaire qui remplit la Galaxie (en bas). Notez qu’en moyenne, il y a environ ~ 10 millions d’étoiles dans chaque degré carré, mais que certaines régions, comme le plan galactique ou le centre galactique, ont des densités stellaires bien supérieures à la moyenne globale.

(Crédit : ESA / Gaia / DPAC)

A proximité, on intercepte d’abord les étoiles de la Voie lactée : en moyenne ~ 10 millions dans chaque degré carré.

Bien que certaines régions de l’espace soient riches en galaxies proches tandis que d’autres sont relativement pauvres, chaque tranche proverbiale du ciel nous permet de saisir des objets de toutes distances tant que nos observations sont suffisamment sensibles pour les révéler. Les objets les plus proches et les plus brillants sont les plus faciles à résoudre, mais toute l’histoire cosmique est racontée dans tout le ciel.

(Crédit : ESO / INAF-VST / OmegaCAM. Remerciements : OmegaCen / Astro-WISE / Kapteyn Institute)

Au-delà de notre galaxie d’origine, il y en a beaucoup d’autres qui s’étendent à travers le temps et l’espace.

inaccessible

Le Hubble eXtreme Deep Field (XDF) a peut-être observé une région du ciel à seulement 1/32 000 000e du total, mais a pu découvrir 5 500 galaxies à l’intérieur : environ 10 % du nombre total de galaxies réellement contenues dans ce tranche de style faisceau de crayon. Les 90 % de galaxies restantes sont soit trop faibles, soit trop rouges, soit trop obscurcies pour que Hubble les révèle, mais lorsque nous extrapolons sur l’ensemble de l’Univers observable, nous nous attendons à obtenir un total d’environ 2 000 milliards de galaxies.

(Crédit : équipes HUDF09 et HUDF12 ; traitement : E. Siegel)

Notre vue la plus profonde de l’Univers, le champ Hubble eXtreme Deep, ne couvre qu’1/32 000 000e du ciel.

Moins de galaxies sont vues à proximité et à de grandes distances qu’aux intermédiaires, mais cela est dû à une combinaison d’évolution et de limitations d’observation. Au fil du temps, les galaxies fusionnent, grandissent et évoluent, mais les galaxies les plus éloignées et les plus faibles restent au-delà des capacités d’observation de Hubble. Les futurs observatoires, tant au sol que dans l’espace, révéleront ce que Hubble, à l’heure actuelle, n’a pas été en mesure de nous montrer.

(Crédit : NASA/ESA)

Elle a révélé 5500 galaxies, réparties tout au long de l’histoire cosmique de notre Univers.

Les galaxies comparables à la Voie lactée actuelle sont nombreuses tout au long du temps cosmique, ayant augmenté en masse et avec une structure plus évoluée à l’heure actuelle. Lorsqu’elles sont plus jeunes, les galaxies sont intrinsèquement plus petites, plus bleues, plus chaotiques, plus riches en gaz et ont des densités d’éléments lourds plus faibles que leurs homologues modernes.

(Crédit : NASA, ESA, P. van Dokkum (Yale U.), S. Patel (Leiden U.) et l’équipe 3-D-HST)

Nous pouvons voir comment les galaxies, les étoiles et les éléments à l’intérieur grandissent et évoluent avec le temps.

La pleine Lune occupe environ 0,2 degré carré dans le ciel, ce qui signifie qu’environ cinq d’entre eux sont nécessaires pour remplir un degré carré d’espace. Le Hubble eXtreme Deep Field, cependant, est beaucoup plus petit et il en faudrait environ 776 pour couvrir un degré carré du ciel.

(Crédit : NASA ; ESA ; et Z. Levay, STScI ; Moon Crédit : T. Rector ; I. ​​Dell’Antonio / NOAO / AURA / NSF)

Il faut 776 champs aussi profonds, cousus ensemble, pour remplir un seul degré carré.

L’enquête COSMOS-Web (renommée de COSMOS-Webb, car elle étudiera une partie de la toile cosmique) cartographiera 0,6 degré carré du cielâ € Šâ € ”â € Šenviron la zone de trois pleines lunesâ € Šâ €” À l’aide de l’instrument de la caméra infrarouge proche (NIRCam) du télescope spatial James Webb, tout en cartographiant simultanément un plus petit 0,2 degré carré avec l’instrument infrarouge moyen (MIRI). Il révélera sans aucun doute de nombreuses galaxies faibles et lointaines qui étaient inobservables pour Hubble, et devrait aider à nous éclairer sur la façon dont l’Univers a grandi.

(Crédit : Jeyhan Kartaltepe (RIT) ; Caitlin Casey (UT Austin) ; et Anton Koekemoer (STScI) Graphic Design Crédit : Alyssa Pagan (STScI))

L’Univers contient environ 50 millions de galaxies dans chaque degré carré.

james webb hubble

Une partie du Hubble eXtreme Deep Field qui a été imagée pendant 23 jours au total, contrairement à la vue simulée attendue par James Webb dans l’infrarouge. Le champ COSMOS-Web devant arriver à 0,6 degré carré, il devrait révéler environ 500 000 galaxies dans le proche infrarouge, révélant des détails qu’aucun observatoire n’a pu voir à ce jour. Alors que NIRcam produira les meilleures images, l’instrument MIRI peut produire les données les plus profondes.

(Crédit : NASA/ESA et équipe Hubble/HUDF ; collaboration JADES pour la simulation NIRCam)

Des galaxies plus faibles, plus rouges et plus lointaines seront certainement révélées par les futurs observatoires.

Le long de chaque ligne de visée, il y a des objets d’arrière-plan éloignés comme des galaxies et des quasars dont la lumière passe inévitablement à travers les nuages ​​​​de gaz intermédiaires. Lorsque cela se produit, le contenu élémentaire, les densités et les rapports des divers éléments, ainsi que la température de la matière à l’intérieur peuvent tous être déduits. Des nuages ​​de gaz plus jeunes et moins traités révèlent l’évolution de la composition de l’Univers avec le temps.

(Crédit : ESO)

Les vues antérieures révèlent un univers plus chaud, plus vierge et uniforme.

température de l'univers

À n’importe quelle époque de notre histoire cosmique, tout observateur fera l’expérience d’un «bain» uniforme de rayonnement omnidirectionnel qui a pris naissance au Big Bang. Aujourd’hui, de notre point de vue, il n’est qu’à 2,725 K au-dessus du zéro absolu, et est donc observé comme le fond cosmique des micro-ondes, culminant dans les fréquences micro-ondes. À de grandes distances cosmiques, lorsque nous regardons en arrière dans le temps, cette température était plus chaude en fonction du décalage vers le rouge de l’objet distant observé.

(Crédit : Terre : NASA / BlueEarth ; Voie Lactée : ESO / S. Brunier ; CMB : NASA / WMAP)

Chaque “rayon de crayon” successif nous aide à comprendre comment notre Univers a évolué et grandi au fil du temps cosmique.

Cette vue d’environ 0,15 degré carré d’espace révèle de nombreuses régions avec un grand nombre de galaxies regroupées à travers le temps cosmique dans des amas et des filaments, avec de grands espaces, ou vides, les séparant. Cette région de l’espace est connue sous le nom d’ECDFS, car elle image la même partie du ciel imagée précédemment par l’Extended Chandra Deep Field South : une vue pionnière aux rayons X du même espace.

(Crédit : NASA / Spitzer / S-CANDELS ; Ashby et al. (2015) ; Kai Noeske)

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