Une collision entre 5 galaxies observée par le télescope James-Webb laisse les astronomes perplexes

Les astronomes ont identifié un système étonnant où au moins cinq galaxies fusionnent, seulement 800 millions d’années après le Big Bang. Cette révélation provient des données combinées du télescope James-Webb et du télescope spatial Hubble. Alors que les collisions de galaxies jouent un rôle majeur dans leur formation, il est extrêmement rare de trouver des fusions impliquant plus de deux galaxies, surtout dans l’Univers jeune. Ce système, surnommé le Quintette du JWST, comprend au moins cinq galaxies et 17 amas galactiques.

Une découverte unique dans l’Univers jeune

Selon le chercheur principal Weida Hu, de l’université A&M du Texas, de tels regroupements sont très inhabituels. « La probabilité de détecter un tel système est faible, ce qui rend cette découverte particulièrement chanceuse », a-t-il déclaré. Ces galaxies, qualifiées de galaxies à raies d’émission, montrent des signaux lumineux caractéristiques d’hydrogène et d’oxygène, indiquant une intense formation d’étoiles.

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Publiée dans Nature Astronomy, l’étude s’appuie sur les observations de la caméra proche infrarouge (NIRCam) du JWST. Celle-ci a révélé un vaste halo de gaz entourant ce groupe galactique, confirmant que les galaxies sont physiquement liées et appartiennent au même système. Bien que certaines de ces galaxies aient déjà été repérées par Hubble, seules les données du JWST ont permis de confirmer qu’elles partagent le même décalage vers le rouge, preuve qu’elles interagissent entre elles.

Le décalage vers le rouge, qui mesure les distances cosmiques, montre que la lumière de ces galaxies a été étirée par l’expansion de l’Univers, ce qui confirme leur ancienneté. Hu souligne également la possibilité que d’autres galaxies moins visibles soient associées à ce système, bien qu’elles soient pour l’instant hors de portée des instruments actuels.

Une rareté cosmique

Les fusions galactiques multiples dans l’Univers primitif sont exceptionnellement rares. Selon Christopher Conselice, professeur d’astronomie à l’université de Manchester, environ 20 à 30 % des galaxies forment des paires en fusion, mais les systèmes impliquant plusieurs galaxies représentent une fraction infime, bien en dessous de 1 %. 

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Les deux galaxies principales du Quintette du JWST se situent à environ 43 300 années-lumière l’une de l’autre, tandis que les plus éloignées sont séparées par 60 700 années-lumière. À titre de comparaison, la Voie lactée mesure environ 100 000 années-lumière de diamètre. Les distances rapprochées des galaxies suggèrent qu’elles finiront par fusionner.

Ce système rappelle le Quintette de Stephan, une fusion de quatre galaxies dans l’Univers local, bien qu’une cinquième galaxie y apparaisse seulement comme un voisin visuel. Une similarité entre les deux quintettes réside dans la présence d’un pont de matière reliant certaines galaxies, une caractéristique qui trahit des interactions gravitationnelles. Toutefois, le Quintette du JWST se distingue par son taux élevé de formation d’étoiles, bien supérieur à celui de son homologue près de nous.

L’avenir du système

Les galaxies du Quintette du JWST, riches en gaz, forment des étoiles à un rythme intense, contrastant avec les galaxies plus anciennes et inactives du Quintette de Stephan. Avec une masse stellaire totale équivalente à 10 milliards de soleils, le système pourrait évoluer en une galaxie massive et quiescente environ 1 à 1,5 milliard d’années après le Big Bang. Ces galaxies dites « mortes », qui arrêtent de former des étoiles, intriguent les scientifiques, car leur apparition si tôt dans l’histoire de l’Univers défie les modèles actuels.

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L’évolution future des galaxies en fusion reste incertaine. Selon Conselice, elles pourraient poursuivre une formation stellaire réduite ou devenir entièrement inactives. La présence potentielle de trous noirs actifs dans certaines de ces galaxies pourrait également accélérer l’arrêt de la formation d’étoiles. Si ce système devient effectivement « mort », il pourrait fournir des indices sur la manière dont des galaxies massives et inactives se forment rapidement à partir de la fusion de galaxies plus petites, riches en gaz et actives.

Les images capturées par le JWST permettent de visualiser les formes et structures des galaxies, mais des mesures spectroscopiques plus précises seront nécessaires pour analyser leur composition chimique, leurs mouvements et la dynamique du gaz. De futures observations pourraient également révéler d’autres systèmes similaires au Quintette du JWST, permettant ainsi d’évaluer leur fréquence et leur rôle dans les premiers stades de l’évolution cosmique. Ces découvertes pourraient confirmer les prédictions actuelles ou révéler des mécanismes encore inconnus dans l’Univers primitif. Par ailleurs, James-Webb détecte un objet inconnu caché au cœur des anneaux d’Uranus : « Quelque chose bouge dans l’ombre ».