1. Première lumière et aube cosmique :JWST observera les premières galaxies et étoiles apparues après le Big Bang. En détectant leur faible lumière, JWST peut sonder « l’aube » cosmique lorsque les premières sources de lumière ont commencé à éclairer l’univers. Ces observations peuvent fournir des informations précieuses sur les conditions et les mécanismes qui ont conduit à la réionisation de l’hydrogène.
2. Lignes d'émission décalées vers le rouge :Au fur et à mesure que les premières galaxies se formaient et commençaient à émettre un rayonnement ultraviolet, elles ionisèrent progressivement l'hydrogène neutre environnant. Ce processus est connu sous le nom de réionisation. Les capacités infrarouges du JWST lui permettent de détecter les raies d'émission décalées vers le rouge, en particulier la raie Lyman-alpha (Ly-alpha) de l'hydrogène, qui peut révéler la présence d'hydrogène gazeux ionisé. En étudiant la distribution spatiale et l’intensité de l’émission Ly-alpha, les scientifiques peuvent cartographier la progression de la réionisation au cours du temps cosmique.
3. Evolution et rétroaction des galaxies :JWST peut étudier les propriétés des galaxies à l'époque de la réionisation. Il peut fournir des informations sur les populations stellaires, les taux de formation d’étoiles et l’évolution de la morphologie des galaxies. En retraçant la croissance et l’évolution des galaxies, les scientifiques peuvent mieux comprendre les processus à l’origine de la réionisation, tels que le rôle des supernovae et la rétroaction des noyaux galactiques actifs (AGN).
4. Sonder le milieu intergalactique :La haute sensibilité et la résolution spatiale du JWST lui permettront de sonder le milieu intergalactique (IGM) et le gaz diffus entre les galaxies. En détectant l’absorption du rayonnement ultraviolet par l’hydrogène neutre dans l’IGM, connue sous le nom de forêt Lyman-alpha, JWST peut mesurer la fraction neutre de l’hydrogène à différents redshifts. Ces informations permettent de contraindre les modèles de réionisation et l'évolution de l'IGM.
5. Quasars à décalage rouge élevé :les quasars sont des galaxies lointaines extrêmement lumineuses alimentées par des trous noirs supermassifs. JWST peut détecter les quasars à des redshifts plus élevés que ceux observés précédemment. En étudiant les propriétés de ces quasars et du milieu intergalactique environnant, les scientifiques peuvent déduire l'état de réionisation au cours des premiers stades de l'univers.
Grâce à ces observations et études, le télescope James Webb devrait fournir des données et des informations cruciales qui élargiront notre compréhension de la réionisation cosmique et de la transition d'un univers sombre et neutre à l'univers lumineux et ionisé que nous observons aujourd'hui.
