Les premières galaxies de l’Univers sont étonnamment brillantes

étoiles james webb Telescope
L'image du télescope Webb de l'amas de galaxies SMACS 0723 comprend des milliers de galaxies, y compris les objets les plus faibles jamais observés dans l'infrarouge. Crédits : NASA, ESA, ASC et STScI

Dans le cadre d’une étude récente, le télescope spatial James Webb a fait une observation surprenante : presque toutes les premières galaxies de l’Univers étaient entourées de nuages de gaz brillants et émettaient une lumière plus intense que les étoiles en leur sein. Cette nouvelle découverte défie une fois de plus les prévisions théoriques.

Une observation inattendue

Le télescope spatial James Webb a été conçu avec l’objectif ambitieux d’observer l’Univers plus loin et plus précisément que jamais auparavant. Son arsenal d’instruments avancés lui permet en effet d’explorer les confins les plus reculés de l’espace. Pour opérer, l’observatoire se concentre sur l’infrarouge de manière à pouvoir percer les voiles de poussière interstellaire, obtenant ainsi une vision plus claire des premières galaxies.

Dans le cadre d’une campagne d’observation récente, le JWT a fait une découverte surprenante concernant justement ces premières galaxies de l’Univers. Contrairement aux attentes théoriques, quasiment tous ces objets primordiaux étaient en effet enveloppés de nuages de gaz brillants qui émettaient une lumière plus intense que celle générée par les étoiles qu’ils abritaient.

Les données de cette étude ont été collectées dans le cadre de l’Advanced Deep Extragalactic Survey du télescope. Ce programme vise à recueillir des données infrarouges profondes et précises sur les galaxies extragalactiques, offrant ainsi un aperçu sans précédent de la composition, de la structure et de l’évolution de ces systèmes stellaires distants.

Une interaction dynamique

L’analyse des spectres effectuée dans le cadre de cette étude a révélé des caractéristiques d’émission extrêmes, fournissant des indices précieux sur la composition de ces premières galaxies. Les spectres, qui sont des décompositions de la lumière émise par les objets célestes, ont en effet montré des signatures distinctes indiquant la présence de nuages de gaz. Ces nuages ont la capacité de capturer la lumière émise par les étoiles environnantes, puis de la réémettre.

Les résultats ont démontré que près de 90 % des premières galaxies étaient entourées de ces gaz brillants émettant une lumière exceptionnellement intense.

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Une image du télescope spatial James Webb de deux galaxies repérées seulement 400 millions d’années après le Big Bang. Crédits : NASA, ESA, CSA et STScI, APagan (STScI)/Alay Live News via Digitaleye

Les chercheurs tentent d’expliquer la présence de ces nuages de gaz dans les premières galaxies en mettant en lumière l’interaction dynamique entre les jeunes étoiles massives et le gaz environnant. Les jeunes étoiles émettent plus particulièrement un rayonnement puissant, notamment des radiations ultraviolettes et des photons énergétiques. Ce rayonnement excite le gaz environnant, provoquant des réactions complexes au sein de ces nuages de gaz. En conséquence, le gaz, désormais excité, émet de la lumière détectable dans les spectres observés.

Ces caractéristiques d’émission fournissent ainsi des indices cruciaux sur les mécanismes physiques à l’œuvre dans les premières galaxies, notamment en ce qui concerne les processus de formation stellaire et galactique à leurs stades initiaux.

Les détails de l’étude sont publiés dans The Astrophysical Journal.