L’équipe qui l’a découverte avait vendu la mèche au printemps, leur travail enfin validé vient d’être publié ce 29 juillet 2024 dans la revue britannique Nature. Dans la constellation du Fourneau, grâce au télescope spatial James Webb (JWST), l’astrophysicien Stefano Carniani et ses collègues ont mis au jour la plus lointaine galaxie jamais observée.

Repérée début 2023 dans des données du relevé JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), puis observée à nouveau en octobre de la même année, c’est finalement un spectre réalisé en janvier 2024 avec l’instrument NIRSpec, en 10 heures de pose, qui a permis de mesurer précisément son redshift (ou décalage vers le rouge).

Affichant le chiffre record de 14,32, il place la galaxie si loin dans l’univers que sa lumière a mis près de 13,5 milliards d’années à nous parvenir ! Dit autrement : nous voyons JADES-GS-z14-0 telle qu’elle était seulement 290 millions d’années après le big bang.

Des propriétés inattendues

En combinant les données de NIRSpec avec celles obtenues par deux autres instruments du JWST, NIRCam et MIRI, l’équipe a réalisé que leur trouvaille était à la fois brillante et étendue. C’est-à-dire que contrairement à ce qui avait été avancé pour d’autres sources lumineuses à très haut redshift, il ne pouvait pas s’agir d’un trou noir supermassif vu en train d’accréter de la matière. Avec un diamètre d’au moins 3000 années-lumière, c’est bien une collection d’étoiles que l’on voit briller dans l’univers jeune. Elle pèserait plusieurs centaines de millions de masses solaires.

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La galaxie est aussi plus rouge que prévu, ce qui signifie qu’elle est polluée par de la poussière. Une propriété inattendue. Dans l’univers très jeune, on s’attend plutôt à ce que l’environnement interstellaire soit pauvre en poussière, car celle-ci est produite par les étoiles en fin de vie ou au moment de leur mort.

Par ailleurs, l’analyse de son rayonnement suggère la présence d’oxygène. Un élément, lui aussi, synthétisé dans les étoiles et dispersé à leur mort. Deux indices qui pointent vers l’existence d’au moins une génération d’étoiles antérieures à JADES-GS-z14-0.

Vers un nouveau scénario pour la genèse des galaxies ?

L’existence d’étoiles nées plus tôt que 300 millions d’années après le big bang n’est pas une surprise, mais la rapidité et la puissance de la formation stellaire suggérées par les propriétés de JADES-GS-z14-0 interrogent. Comment un objet si massif et si mature a-t-il pu se former en si peu de temps ?

D’autant qu’il n’est pas seul ! Un autre spécimen du même genre, doté d’un redshift de 13,9, a été découvert dans la même région du ciel par la même équipe.

Ces observations confirment que les galaxies brillantes et massives existaient déjà dans l’univers précoce, mais indiquent surtout qu’elles étaient au moins dix fois plus abondantes qu’on ne l’imaginait avant le lancement du JWST.

Le télescope spatial infrarouge a précisément été conçu pour cela – sonder l’univers dans une époque plus précoce encore que celle que pouvait atteindre le télescope spatial Hubble. Désormais, il oblige les scientifiques à réviser leurs modèles de la genèse des galaxies.