Le Télescope spatial James Webb (JWST) a plongé plus profondément que jamais dans le passé de l’univers, détectant une galaxie qui existait seulement 280 millions d’années après le Big Bang. Cette incroyable découverte, baptisée MoM z14 par l’équipe de recherche, offre un nouvel aperçu des premiers instants de l’univers et remet en question notre compréhension de la façon dont les premières galaxies se sont formées.
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Voir plus loin dans le temps
Le JWST excelle dans l’observation de la faible lumière provenant des objets les plus éloignés du cosmos. Parce que la lumière prend du temps à parcourir l’espace, regarder loin équivaut à regarder en arrière dans le temps. Cette galaxie nouvellement découverte, MoM z14, est si distante que la lumière que nous voyons l’a quittée lorsque l’univers était incroyablement jeune – à peine 280 millions d’années. Pour mettre cela en perspective, les requins nagent sur Terre depuis plus longtemps que l’âge total de l’univers lorsque cette galaxie brillait !
Le repérage d’objets aussi anciens repose sur un phénomène appelé décalage vers le rouge (redshift). Au fur et à mesure que l’univers s’étend, la lumière provenant des galaxies lointaines est étirée, déplaçant sa longueur d’onde vers l’extrémité rouge du spectre électromagnétique. Plus le décalage vers le rouge est important, plus l’objet est éloigné – et donc ancien. MoM z14 a un décalage vers le rouge record de z = 14,44, légèrement supérieur au détenteur du record précédent, JADES-GS-z14-0, qui existait environ 300 millions d’années après le Big Bang (à un décalage vers le rouge de z = 14,32).
Illustration artistique d'une galaxie ancienne (principale) et image du JWST de la galaxie la plus précoce détectée, MoM z14 (encart)
Ce que MoM z14 nous apprend sur l’univers primitif
Au-delà de son âge record, MoM z14 fournit des informations surprenantes sur l’aube cosmique. L’équipe, dirigée par Rohan Naidu du MIT, a pu analyser certaines caractéristiques de la galaxie grâce aux puissants instruments du JWST. Ils estiment que MoM z14 est relativement petite, environ 50 fois moins massive que notre propre galaxie de la Voie Lactée.
Fait intriguant, le JWST a détecté la présence d’éléments plus lourds comme l’azote et le carbone au sein de MoM z14. Cela est significatif car on s’attendait à ce que les toutes premières étoiles et galaxies de l’univers soient composées uniquement des éléments les plus simples : l’hydrogène et l’hélium. Les éléments plus lourds, que les astronomes appellent parfois « métaux », sont forgés à l’intérieur des étoiles et dispersés par les explosions de supernovae.
La présence d’azote et de carbone dans MoM z14 suggère qu’elle ne fait pas partie de la toute première génération de galaxies, mais probablement d’une vague précoce de formation de galaxies qui contenait déjà ces éléments. Cela nous indique que le processus d’accumulation de complexité chimique dans l’univers était déjà en cours étonnamment tôt.
Image du JWST de JADES-GS-z14-0, la galaxie qui détenait précédemment le record de précocité
Les découvertes concernant MoM z14, ainsi que les observations d’autres galaxies précoces par le JWST, commencent à brosser un tableau qui diffère de ce que les astronomes attendaient avant le lancement du télescope. Il semble y avoir plus de galaxies relativement brillantes dans l’univers très jeune que prévu. Certaines galaxies précoces semblent également former des étoiles de manière inattendue rapidement et montrent des indices de moins d’hydrogène gazeux neutre autour d’elles qu’anticipé, remettant potentiellement en question nos modèles d’évolution du milieu intergalactique.
Repousser les frontières de l’histoire cosmique
Des découvertes comme MoM z14 sont cruciales pour comprendre comment l’univers a évolué d’un état chaud et dense après le Big Bang vers la structure complexe de galaxies, d’étoiles et de planètes que nous voyons aujourd’hui. Chaque nouvelle galaxie incroyablement distante trouvée par le JWST agit comme un fossile, préservant des informations sur un moment spécifique de l’histoire cosmique.
La galaxie MoM z14 telle qu'observée par le Télescope spatial James Webb, apparaissant comme un point rouge lointain
Les chercheurs sont optimistes quant au fait que le Télescope spatial James Webb n’a pas encore atteint ses limites. Le fait qu’il trouve ces « miracles cosmiques » – des objets que l’on pensait être hors de portée à ce stade – suggère qu’il pourrait encore découvrir des galaxies encore plus anciennes, repoussant peut-être notre vision jusqu’à des décalages vers le rouge de z=15 ou z=16.
Illustration représentant le Télescope spatial James Webb dans l'espace avec son miroir doré distinctif
La chasse aux toutes premières galaxies se poursuit, celles qui ont mis fin aux « âges sombres » de l’univers et ont allumé les premières étoiles composées uniquement d’hydrogène et d’hélium. MoM z14 est un pas passionnant vers cet objectif ultime, nous rappelant que la jeunesse de l’univers est pleine de surprises à découvrir par cet œil extraordinaire dans le ciel.
Cette recherche révolutionnaire, actuellement disponible en version préliminaire (non évaluée par les pairs) sur arXiv, ajoute un autre chapitre passionnant à l’exploration continue du passé lointain de l’univers par le JWST.
Vous voulez en savoir plus sur le télescope qui révolutionne notre vision du cosmos ? Lisez-en davantage sur le Télescope spatial James Webb et ses incroyables découvertes, y compris comment il révèle que certaines galaxies précoces défient les règles attendues de la formation stellaire.