Le télescope James Webb tombe sur une galaxie très inhabituelle

galaxie naine james webb
Une image composite couleur de PEARLSDG réalisée avec les données JWST NIRCAM. Crédits : NASA, ESA, CSA, Jake Summers (ASU), Jordan CJ D'Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Aaron Robotham (UWA) et Rogier Windhorst (ASU)

En travaillant avec le télescope James Webb, des astronomes ont fait une découverte inattendue : une galaxie naine isolée à environ 98 millions d’années-lumière dénommée PEARLSDG. Située à l’arrière-plan d’une image d’autres galaxies, elle se distingue par son manque d’activité en ce qui concerne la formation d’étoiles, une caractéristique inhabituelle pour ce type d’objet.

La galaxie PEARLSDG : un objet inhabituel

La galaxie naine PEARLSDG a été repérée dans le cadre du programme PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science) du télescope James Webb. Il s’agit d’une initiative de recherche visant à étudier divers aspects de l’Univers, notamment l’époque de l’assemblage des galaxies, la croissance des noyaux galactiques actifs (AGN) et la période de la première lumière dans l’Univers. L’objet est apparu par hasard dans certaines images capturées par l’observatoire.

Pour rappel, les galaxies naines sont des galaxies de taille plus réduite par rapport aux grandes galaxies comme notre Voie lactée. Elles se caractérisent par leur masse stellaire, le nombre d’étoiles qu’elles contiennent, ainsi que leur luminosité globale. PEARLSDG ne présentait cependant pas les caractéristiques habituelles que l’on pourrait s’attendre à voir chez une galaxie naine. En effet, l’objet n’interagit pas avec une galaxie proche et ne forme pas non plus de nouvelles étoiles comme on pourrait s’y attendre.

Une galaxie très éloignée

Le télescope spatial James Webb a la capacité unique de discerner les étoiles individuelles de la branche des géantes rouges (RVB) dans les galaxies distantes. La branche des géantes rouges est une phase évolutive des étoiles de faible masse, y compris le Soleil à une phase ultérieure de sa vie. Ces étoiles émettent une lumière spécifique dans des longueurs d’onde observables par le JWST.

Dans le cas de la galaxie naine isolée PEARLSDG, l’observatoire a pu détecter et observer individuellement ces étoiles, ce qui a alors permis aux astronomes de mesurer sa distance par rapport à la Terre : 98 millions d’années-lumière. C’est tout simplement l’une des galaxies les plus éloignées qui nous laissent entrevoir ses étoiles avec ce niveau de détail.

galaxie naine james webb
Le JWST a capturé cette image d’une galaxie naine au repos inhabituelle en arrière-plan d’observations distinctes. Crédits : Carleton et coll. 2024

Comment expliquer ce calme apparent ?

En analysant la distribution en âge des étoiles observées, les chercheurs ont également pu conclure que PEARLSDG n’a pas formé de nouvelles étoiles depuis au moins un milliard d’années. Les chercheurs suggèrent que cela pourrait être dû à une extinction interne, telle qu’une forte rétroaction. Dans ce contexte, cela implique généralement que l’énergie libérée par les étoiles les plus grandes et les plus lumineuses de la galaxie a un impact significatif sur le gaz nécessaire à la formation d’étoiles.

Plus précisément, les étoiles massives produisent une quantité considérable d’énergie sous forme de radiation, notamment dans le domaine des ultraviolets (UV). Cette énergie peut interagir avec le gaz environnant de plusieurs manières.L’énergie des étoiles plus massives peut notamment créer des vents stellaires puissants qui soufflent le gaz interstellaire, le dispersant dans l’espace intergalactique environnant. Ce phénomène réduit alors l’approvisionnement en gaz nécessaire à la formation de nouvelles étoiles dans la galaxie. En d’autres termes, la rétroaction stellaire peut épuiser le matériau nécessaire pour que la galaxie continue à former des étoiles.

Bien que PEARLSDG soit isolée, les astronomes restent également prudents quant à d’éventuelles interactions passées qui pourraient avoir affecté sa formation. Cependant, aucune signature visible d’interactions de marée n’a été détectée.

Cette découverte suscite malgré tout des questions sur l’évolution des galaxies, car des galaxies naines isolées et calmes de ce genre ne sont pas fréquemment observées. Le télescope James Webb pourrait révéler davantage de ces objets au cours de ces prochaines années, ce qui ouvrirait ainsi de nouvelles perspectives sur la compréhension de la formation galactique. Pour l’instant, PEARLSDG reste donc une exception.