Le télescope spatial James Webb découvre la plus ancienne galaxie de l'Univers : JADES-GS-Z6 !
Grâce au télescope spatial James Webb (JWST), les scientifiques ont découvert une paire de galaxies sans précédent, observée 300 millions d'années seulement après le Big Bang.
Au cours des deux dernières années, le JWST a exploré ce que les astronomes appellent l'aube cosmique : la période où les premières galaxies sont nées, une centaine de millions d'années seulement après le Big Bang.
Ces galaxies fournissent des informations essentielles sur la façon dont le gaz, les étoiles et les trous noirs ont évolué dans l'Univers lorsqu'il était encore très, très jeune.
En octobre 2023 et janvier 2024, une équipe internationale d'astronomes a utilisé le JWST pour observer des galaxies dans le cadre du programme JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey).
Grâce au spectrographe dans le proche infrarouge du JWST (NIRSpec), les scientifiques ont obtenu un spectre d'une galaxie sans précédent, observée seulement 290 millions d'années après le début de notre Univers.
La face cachée de l'univers
Jusqu'à une date relativement récente, nous n'avions que très peu de connaissances concrètes sur la période connue sous le nom d'Aube cosmique, qui s'étend du début au premier milliard d'années après le Big Bang, il y a 13,8 milliards d'années.
En effet, l'Univers était rempli d'un brouillard d'hydrogène neutre qui dispersait la lumière, l'empêchant de se propager. Ce brouillard n'a pas duré ; il a été ionisé et dissipé par la lumière ultraviolette émise par les objets de l'Univers primitif, et à la fin de l'Aube cosmique, l'espace était transparent.
Mais à ce moment-là, il y avait beaucoup d'étoiles et de galaxies qui traînaient dans les parages. Si nous voulons savoir comment tout cela s'est formé, nous devons être capables de voir dans le brouillard.
C'est l'une des choses pour lesquelles le JWST a été conçu, avec ses puissants yeux infrarouges. Le rayonnement infrarouge peut traverser des milieux denses, ce qui n'est pas le cas des autres lumières, et ses grandes longueurs d'onde peuvent les traverser avec une diffusion minimale.
Dans une galaxie très, très lointaine
JADES-GS-z6 est une ancienne galaxie qui existait il y a environ 13 milliards d'années. En d'autres termes, la lumière que nous recevons du télescope a été émise par JADES-GS-z6 quelques millions d'années après le Big Bang, au cours d'une période connue sous le nom d'aube cosmique.
Les astronomes ont observé la signature chimique de grains de poussière riches en carbone dans cette galaxie. Ces grains de poussière sont similaires aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) que l'on trouve dans l'Univers primitif. Cependant, il est peu probable qu'ils se soient formés au cours des premiers milliards d'années de l'Univers.
L'observation de JADES-GS-z6 laisse entrevoir la possibilité passionnante que le télescope ait détecté une autre espèce de molécule à base de carbone, comme de minuscules grains de graphite ou des diamants produits par les premières étoiles ou supernovae.
En outre, cette galaxie présente un obscurcissement important de la poussière et a connu un enrichissement métallique substantiel par rapport à d'autres galaxies de masse similaire. Le gradient de couleur visible dans la galaxie pourrait indiquer un alignement particulier d'étoiles et de poussières.
James Webb innove encore
La sensibilité sans précédent du télescope spatial James Webb (JWST) nous permet d'explorer ces mystères de l'Univers primitif. Sur l'image, les couleurs bleu, vert et rouge ont été utilisées pour représenter les données capturées par la caméra proche infrarouge du télescope (NIRCam).
Ces données correspondent à différentes longueurs d'onde : 0,9, 1,15 et 1,5 microns ; 2,0, 2,77 et 3,55 microns ; et 3,56, 4,1 et 4,44 microns. La galaxie que nous voyons sur l'image est appelée JADES-GS-z6. Elle est agrandie dans une région d'environ 1x1 seconde d'arc à travers le ciel.
L'image montre un champ galactique profond avec des milliers de galaxies de formes et de tailles différentes. Mais la découpe spécifique qui nous intéresse est la galaxie JADES-GS-z6, qui apparaît comme une tache floue de bleu, de rouge et de vert.
De grands objets ont été découverts bien plus tôt que prévu. Il s'agit là d'une découverte étonnante, car les recherches reposaient sur l'hypothèse que des objets tels que les trous noirs supermassifs et les galaxies mettaient longtemps à se former, bien plus longtemps que la période au cours de laquelle nous les observons.
Amis et rivaux
Cependant, la galaxie JADES-GS-z14-0, qui fait partie du même domaine d'étude, est la meilleure. Elle est très grande et très brillante, et ne ressemble pas du tout à ce que les astronomes avaient prévu pour les galaxies de l'Univers primitif. Sa taille montre que la lumière provient d'étoiles et non d'un trou noir supermassif en expansion.
L'analyse de sa lumière révèle la présence de beaucoup de poussière et d'oxygène, ce qui est inattendu à un stade aussi précoce. Ces éléments lourds devraient être fabriqués à l'intérieur d'étoiles qui exploseraient par la suite. Cela suggère que plusieurs générations d'étoiles massives ont dû exister 300 millions d'années après le Big Bang.
Aujourd'hui, nous savons que les plus grosses étoiles n'ont que quelques millions d'années, ce qui n'est pas impossible, mais ce n'est pas encore exactement ce que les astronomes s'attendaient à trouver.
Dans l'ensemble, cette découverte suggère que nous devons repenser l'Univers primitif et que le grand nombre de sources lumineuses que nous y observons ne peut pas être entièrement expliqué par la croissance des trous noirs. D'une manière ou d'une autre, de grandes galaxies brillantes et bien formées peuvent s'assembler au début de l'aube cosmique.