James-Webb fait une découverte qui pourrait résoudre le mystère de la formation des galaxies

Le JWST a identifié ces cinq proto-amas globulaires, des groupes de millions d’étoiles liées par la gravité, dans l’arc Cosmic Gems, une galaxie qui s’est formée seulement 460 millions d’années après le Big Bang. Cette galaxie ressemble à un mince croissant en raison de l’influence gravitationnelle d’une galaxie au premier plan, qui amplifie et déforme son apparence. Cet effet de lentille gravitationnelle permet aux astronomes de voir cette région agrandie, offrant une vue unique sur la formation des premières étoiles et galaxies. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Nature.

Une nouvelle vision de l’Univers primitif

La galaxie est la plus grande région observée au cours des 500 premiers millions d’années de l’Univers et offre aux astronomes un aperçu inédit de la façon dont les galaxies ont été formées au cours de l’aube cosmique par les premières étoiles. 

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L’aube cosmique, englobant le premier milliard d’années après le Big Bang, est marquée par l’époque de la réionisation, commencée environ 400 millions d’années après le Big Bang. Pendant cette période, la lumière des nouvelles étoiles a ionisé l’hydrogène, modifiant fondamentalement les structures galactiques.

Angela Adamo, astronome à l’université de Stockholm et auteure principale de l’étude, a déclaré : « L’Univers primitif n’a rien à voir avec ce à quoi nous nous attendions. Les galaxies sont plus lumineuses, forment des étoiles à une vitesse incroyable, et le font dans des amas massifs et denses. Nous comprenons mieux maintenant comment les premières galaxies se sont formées. »

La formation des amas d’étoiles

Les étoiles projettent de la matière sous forme de vents et de jets de plasma ionisé, un phénomène appelé rétroaction stellaire. Adamo explique : « Pour former ces cinq amas d’étoiles, cette petite galaxie a dû être extrêmement efficace. La rétroaction stellaire des étoiles dans les amas a dû être immense. »

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Découvert par le télescope spatial Hubble en 2018, l’arc Cosmic Gems n’est visible que grâce à un phénomène de lentille gravitationnelle, où une galaxie intermédiaire amplifie la lumière de la galaxie lointaine. La gravité, telle que définie par Einstein dans sa théorie de la relativité générale, est la courbure et la distorsion de l’espace-temps en présence de matière et d’énergie. Les lois régissant le mouvement de la matière et de l’énergie sont ainsi établies par cet espace courbé. 

Cela implique que la gravité a le pouvoir de courber et d’amplifier la lumière, même si elle se déplace en ligne droite. Ici, la lumière de la galaxie primitive est courbée et amplifiée par la galaxie SPT-CL J0615-5746, qui est située entre l’arc Cosmic Gems et notre Système solaire, ce qui permet des observations au télescope.

En pointant le JWST vers cette région, les astronomes ont pu observer les cinq amas globulaires avec une précision inégalée, révélant des densités trois fois supérieures à celles des régions de formation d’étoiles plus proches de la Terre.

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Un avenir de découvertes

Ces amas d’étoiles sont parmi les premiers observés, mais il n’est toujours pas sûr qu’ils soient les premiers à avoir existé. Adamo ajoute : « La formation d’étoiles sous forme d’amas pourrait avoir eu lieu même dans les galaxies primordiales. Cependant, pour former de grands proto-amas globulaires, la galaxie hôte doit pouvoir accumuler et conserver une masse de gaz suffisante. Tout dépend de la rapidité de croissance des galaxies primordiales. »

Pour approfondir la compréhension des premières étoiles, les chercheurs effectueront une analyse spectroscopique avec le JWST. Cette méthode permettra de déterminer les propriétés physiques des amas d’étoiles, de préciser leur âge et de retracer l’impact des étoiles sur la galaxie hôte.

Par ailleurs, James-Webb voit des choses qui ne devraient pourtant pas être là.

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