Pourquoi y a-t-il tant de galaxies apparemment décalées vers le bleu dans l'espace lointain

La NASA a publié cette image de l'espace lointain. La façon dont le déplacement de la lumière vis-à-vis de l'expansion de l'univers est censée fonctionner est de faire en sorte que les galaxies les plus éloignées apparaissent principalement décalées vers le rouge. Mais l'image de la NASA montre un certain équilibre entre le décalage bleu et le décalage rouge. Pourquoi donc?

Vous ne pouvez pas évaluer le décalage vers le rouge d'une galaxie en regardant une image en fausses couleurs. Les images prises à travers différents filtres sont empilées et colorisées selon les besoins. On peut dire que les galaxies bleues sont en effet plus bleues que les galaxies rouges, mais il n'y a pas d'échelle absolue avec laquelle juger le décalage vers le rouge à l'œil nu.

Deuxièmement, il n'y a aucun détail sur la page Web de la NASA, mais les caméras ACS et WFC3 ont des capacités proche infrarouge. Je pense donc que cette image est une image visuelle en fausses couleurs d'informations qui s'étend bien vers le bas de ce que l'œil peut percevoir. Ainsi, même les choses qui semblent bleues peuvent avoir un spectre qui culmine aux longueurs d'onde plus rouges, tandis que tout ce qui semble rouge peut en fait être infrarouge!

Cependant, au-delà de cela, pour juger de l'apparence d'une galaxie décalée vers le rouge, vous devez savoir à quoi ressemblait la galaxie avec un décalage vers le rouge nul. Autrement dit, la lumière émise dans l'ultraviolet pourrait être décalée vers le rouge dans la partie visible du spectre. Il est tout à fait possible que la couleur visuelle d'une galaxie décalée vers le rouge ne changerait pas beaucoup du tout si la galaxie émettait beaucoup de lumière UV dans son cadre de référence ou également, si elle émettait beaucoup de lumière très rouge qui a ensuite été décalée vers le rouge hors du télescope. plage de sensibilité.

Enfin, il pourrait y avoir une véritable astrophysique en cours. De nombreuses galaxies éloignées sont plus bleues que les galaxies voisines car elles subissent une formation intense d'étoiles. Les régions massives de formation d'étoiles émettent une lumière UV abondante qui est décalée vers le rouge dans l'optique.

Enfin, enfin! Beaucoup de galaxies sur la photo seront assez proches et ne seront pas très décalées vers le rouge.

Il y a deux facteurs ici.

Tout d'abord, pour construire une image comme celle-ci, plusieurs filtres optiques sont utilisés, puis ceux-ci sont fusionnés pour donner une image. Les couleurs que vous voyez ne sont donc pas les "vraies" couleurs (elles ne pouvaient pas l'être, la lumière que vous voyez est beaucoup trop faible pour l'œil humain) mais sont choisies pour faire ressortir les détails de l'image. Une galaxie qui est bleue dans l'image peut ne pas être réellement bleue.

Deuxièmement, le décalage vers le rouge signifie que toute la lumière est décalée.Si une galaxie émet un large spectre de lumière, l'ultraviolet est décalé vers le visible, comme le rouge est décalé vers l'infrarouge, la couleur apparente ne change pas beaucoup. Ainsi, la couleur apparente, rouge ou bleue, ne vous dit pas le décalage vers le rouge de chaque galaxie.

Pour mesurer le décalage vers le rouge, vous avez besoin d'un spectre détaillé. Un spectre comprendra des raies spectrales, qui ont des fréquences connues. En notant le décalage de ces lignes, le décalage vers le rouge est mesuré.

Les différentes couleurs que vous voyez ici sont probablement une conséquence du type d'étoiles dans chaque galaxie. Les galaxies avec plus de jeunes étoiles semblent plus bleues, et cela est probablement souligné dans l'image (mais rappelez-vous que ce n'est pas la "vraie couleur")

Il ne s'agit pas de coloration d'image car il y a un problème d'évolution des galaxies dites " FBG - Faint Blue Galaxies excess " qui n'a pas d'explication satisfaisante. Il existe des références importantes non mentionnées dans l'article WP.

Une explication d'une page du problème (excès de galaxies bleues et irrégulières à z> 2) et la situation actuelle peuvent être lues sur GUAIX-Le problème des galaxies bleues pâles

extrait de L'évolution de la structure de la galaxie au cours du temps cosmique Christopher J. Conselice (2014)

En plus d'un léger excès bleu, il était clair qu'il y avait aussi un excès particulier, souvent pour les galaxies les plus faibles. Une analyse plus approfondie a montré que, en utilisant les structures optiques de repos des galaxies, la séquence de Hubble était presque complètement absente à z> 2, et ce n'est qu'à z ∼ 1,5 que les spirales et les elliptiques sont devenus aussi communs que les galaxies particulières

de FAINT BLUE GALAXIES, Richard S. Ellis, 1997

pour un déclin rapide du taux moyen de formation d'étoiles en volume des galaxies de champ depuis un décalage vers le rouge z ≈ 1. Avec les petites tailles angulaires et le léger décalage vers le rouge moyen des sources les plus faibles détectables, ces résultats peuvent être compris dans des modèles hiérarchiques où la masse de la formation d'étoiles s'est produite à des décalages vers le rouge entre z ≈ 1−2. Les processus physiques responsables de la disparition subséquente de la population de la galaxie bleue pâle restent flous. Plusieurs caractéristiques déroutantes ont émergé qui ont été collectivement appelées le problème de la galaxie bleue pâle (Kron 1978). Dans sa manifestation la plus simple, un excès apparent de galaxies bleu pâle est vu dans les comptes de sources par rapport au nombre attendu sur la base des propriétés des galaxies locales. Une version plus spécifique du problème qui a retenu beaucoup l'attention a suivi les résultats des premiers relevés à faible décalage vers le rouge (Broadhurst et al 1988, Colless et al 1990). Les données de comptage et de décalage vers le rouge de ces enquêtes n'ont pas résolu le problème du nombre en révélant une plage de décalage vers le rouge (à un décalage vers le bas faible ou élevé) où cette population supplémentaire pourrait être logiquement placée. Des hypothèses évolutives relativement complexes ont ensuite été proposées pour concilier ces résultats, notamment l'évolution dépendante de la luminosité, la fusion des galaxies et l'existence d'une nouvelle population de source présente à un modeste décalage vers le rouge mais, mystérieusement, absente localement Les données de comptage et de décalage vers le rouge de ces enquêtes n'ont pas résolu le problème du nombre en révélant une plage de décalage vers le rouge (à un décalage vers le bas faible ou élevé) où cette population supplémentaire pourrait être logiquement placée. Des hypothèses évolutives relativement complexes ont ensuite été proposées pour concilier ces résultats, notamment l'évolution dépendante de la luminosité, la fusion des galaxies et l'existence d'une nouvelle population de source présente à un modeste décalage vers le rouge mais, mystérieusement, absente localement Les données de comptage et de décalage vers le rouge de ces enquêtes n'ont pas résolu le problème du nombre en révélant une plage de décalage vers le rouge (à un décalage vers le bas faible ou élevé) où cette population supplémentaire pourrait être logiquement placée. Des hypothèses évolutives relativement complexes ont ensuite été proposées pour concilier ces résultats, notamment l'évolution dépendante de la luminosité, la fusion des galaxies et l'existence d'une nouvelle population de source présente à un modeste décalage vers le rouge mais, mystérieusement, absente localement

J'ai utilisé la recherche d'images pour trouver une version plus détaillée (Google Image Search est idéale pour ce genre de chose) sur la façon dont elle a été prise, les canaux RVB dans le mage ont été pris avec des filtres IR, Visual et Blue respectivement.

Le principal amas de galaxies qui s'y trouve, Abel 2744 , n'est qu'à un décalage vers le rouge de 0,3; ses couleurs ne sont donc pas si éloignées de ce que nous pouvions voir visuellement (avec de bien meilleurs yeux).

De plus, le simple fait de regarder l'image ne vous donne aucun moyen de faire la différence entre une galaxie relativement proche mais sombre ou beaucoup plus éloignée mais lumineuse. Cependant, je soupçonne qu'une majorité des minuscules galaxies bleues sont de plus petits membres d'Abel 2744, des objets pas extrêmement éloignés qui auraient besoin d'un décalage bleu majeur pour annuler le décalage rouge de l'ex.