Les galaxies de l’Univers primitif sont bien plus développées qu’on ne l’imaginait

Les astronomes ont récemment fait une découverte en observant une ancienne galaxie datant de l’aube de l’Univers. Ils ont observé pour la première fois la formation d’une galaxie qui se développe de l’intérieur vers l’extérieur. Cette découverte, rendue possible grâce aux capacités du télescope spatial James-Webb, offre une nouvelle perspective sur la manière dont les premières galaxies se sont développées. Les résultats de l’étude sont publiés dans Nature Astronomy.

NGC 1549 

La galaxie en question, NGC 1549, a vu le jour environ 700 millions d’années après le Big Bang. Malgré sa petite taille par rapport à la Voie lactée, cette galaxie présente une structure complexe qui intrigue les chercheurs. En effet, la formation de nouvelles étoiles y suit un schéma inhabituel. Alors que, traditionnellement, les galaxies voient naître leurs étoiles à partir de leur centre, NGC 1549 présente un modèle de croissance opposé. Les nouvelles étoiles se forment principalement sur les bords extérieurs de la galaxie.

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Cette découverte fait partie d’une étude approfondie réalisée grâce au télescope spatial James-Webb, appelée JADES (Advanced Deep Extragalactic Survey). Ce programme vise à explorer les galaxies situées aux confins de l’Univers observable, afin de mieux comprendre leur formation et évolution. Jusqu’à présent, les astronomes avaient seulement théorisé ce modèle de croissance « de l’intérieur vers l’extérieur », sans jamais pouvoir l’observer directement dans une galaxie aussi ancienne. Les chercheurs ont découvert que la formation des étoiles dans NGC 1549 était concentrée aux confins de la galaxie, alors que son centre abrite un noyau dense d’étoiles plus anciennes. 

Sandro Tacchella, chercheur au Cavendish Laboratory de l’université de Cambridge et co-auteur de l’étude, explique que cette observation révolutionne notre compréhension des galaxies anciennes. « Grâce au télescope James-Webb, nous avons désormais accès à des données remontant à des milliards d’années, nous permettant de sonder les premières étapes de l’histoire cosmique », dit-il. Les scientifiques disposent maintenant d’un aperçu unique sur la manière dont les galaxies se sont formées à une époque où l’Univers était encore jeune.

La formation des galaxies à l’aube de l’Univers

Les premières galaxies de l’Univers, dont NGC 1549 fait partie, se sont probablement formées en capturant du gaz et en fusionnant avec d’autres galaxies plus petites. Ce gaz, sous l’effet de la gravité, se serait ensuite effondré pour créer un noyau dense d’étoiles. Au fur et à mesure que le gaz continue de s’accumuler, il contribue à la formation d’étoiles dans les régions extérieures, créant une expansion progressive de la galaxie. Ce modèle de formation galactique a été avancé dans les années 1990, mais la nouvelle observation de NGC 1549 en fournit la première preuve directe.

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Selon Tacchella, cette formation d’étoiles accélérée dans les régions périphériques rappelle l’effet d’un patineur artistique qui, en resserrant ses bras, tourne de plus en plus vite. De la même manière, la galaxie semble s’enrouler sur elle-même à mesure que le gaz s’accumule, formant ainsi une structure de disque ou de spirale. 

Ce qui rend NGC 1549 particulièrement intrigante, c’est la densité de son noyau, malgré sa petite taille. Le rayon de ce noyau est d’environ 470 années-lumière, mais il présente une densité comparable à celle des grandes galaxies elliptiques que l’on observe aujourd’hui, bien qu’il contienne beaucoup moins d’étoiles. Autour de ce noyau, un disque d’étoiles en formation s’étend sur environ 1 500 années-lumière, et un amas stellaire actif se trouve encore plus loin. Ce disque de formation d’étoiles est extrêmement prolifique : il double la masse de la galaxie tous les 10 millions d’années, une vitesse de croissance fulgurante par rapport à la Voie lactée, qui met 10 milliards d’années pour atteindre la même croissance. 

Un nouvel horizon pour la recherche

La technologie avancée du télescope James-Webb a joué un rôle crucial dans cette découverte, permettant aux chercheurs d’observer des détails impossibles à détecter auparavant. Grâce à une analyse minutieuse de la lumière émise par les jeunes étoiles de la galaxie, les astronomes ont pu estimer la proportion d’étoiles nouvellement formées par rapport à celles plus anciennes. Les résultats montrent que les étoiles les plus récentes se concentrent dans les régions extérieures, tandis que les étoiles plus âgées se trouvent au centre.

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Cette complexité naissante, déjà visible dans une galaxie aussi jeune, témoigne de l’incroyable rapidité avec laquelle certaines structures galactiques se sont formées après le Big Bang. William Baker, doctorant au Cavendish Laboratory et co-auteur de l’étude, souligne l’importance de ces observations pour vérifier les théories existantes. « Le télescope James-Webb nous permet enfin de confronter nos modèles théoriques à la réalité », déclare-t-il. « C’est comme si nous pouvions vérifier nos hypothèses directement à la source. »

Cette observation ouvre la voie à une multitude de nouvelles questions sur la manière dont les galaxies évoluent dans les premières phases de l’Univers. Les chercheurs tentent désormais de déterminer si cette forme de croissance inversée était courante à l’époque, ou si elle résulte de conditions spécifiques à cette galaxie. Des études supplémentaires sur d’autres galaxies primitives seront nécessaires pour élucider ce mystère.

Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.

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