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Récemment, le télescope spatial James-Webb a dévoilé des dizaines de minuscules galaxies lointaines. Elles pourraient avoir transformé l’Univers. Explications.
Une question de lumière ultraviolette
La lumière ultraviolette (UV) émise par ces minuscules galaxies pourrait avoir alimenté l’ère de réionisation, dissipant le brouillard d’hydrogène qui imprégnait l’Univers au cours de son premier milliard d’années. Les chercheurs qui ont utilisé James-Webb ont présenté leurs résultats le 11 juin lors de la 246e réunion de l’American Astronomical Society à Anchorage, en Alaska. « Lorsqu’il s’agit de produire de la lumière ultraviolette, ces petites galaxies sont bien plus puissantes que leur poids », a déclaré dans un communiqué Isak Wold, chercheur adjoint à l’université catholique d’Amérique et au Goddard Space Flight Center de la NASA.
Durant environ le premier milliard d’années de son existence, l’Univers était rempli d’hydrogène gazeux neutre. Toutefois, la lumière ultraviolette des premières étoiles et galaxies a dépouillé le gaz de ses électrons pendant l’ère de réionisation. De petites galaxies subissant une formation rapide d’étoiles, ou sursauts d’étoiles, pourraient avoir joué un rôle dans la réionisation de ce brouillard d’hydrogène.
« Les galaxies de faible masse concentrent moins d’hydrogène neutre autour d’elles, ce qui facilite la fuite de la lumière ultraviolette ionisante », a détaillé à son tour James Rhoads, co-chercheur et astrophysicien à la NASA Goddard, dans le même communiqué. « De même, les épisodes de sursauts stellaires produisent non seulement une abondante lumière ultraviolette, mais creusent également des canaux dans la matière interstellaire d’une galaxie, favorisant ainsi sa diffusion. Seulement environ 1 % des galaxies proches de la Voie lactée ressemblent aujourd’hui à ces premiers moteurs, mais elles étaient beaucoup plus courantes lorsque l’Univers n’avait que 800 millions d’années et que la réionisation avait déjà commencé. »
Des petites galaxies prolifiques
Dans cette nouvelle étude, les scientifiques ont recherché de petites galaxies prolifiques de cette période. Ils ont étudié les images prises par James-Webb d’un amas de galaxies appelé Abell 2744, ou amas de Pandore, situé à environ 4 milliards d’années-lumière de la Terre. Par le processus de lentille gravitationnelle, la masse importante de l’amas courbe la lumière autour de lui, agrandissant ainsi de minuscules galaxies lointaines ayant existé durant le premier milliard d’années de l’Univers.
Par la suite, ils ont cherché la lumière verte émise par des atomes d’oxygène ayant perdu deux de leurs électrons. La présence de cet oxygène doublement ionisé suggère que des processus proches produisaient une forte lumière UV qui a arraché ces électrons. Cette même lumière UV aurait pu réioniser le brouillard d’hydrogène gazeux qui imprégnait l’Univers.
À partir de ces images, ils ont identifié 83 petites galaxies à sursauts d’étoiles. « Ces galaxies sont si petites que, pour construire la masse stellaire équivalente à celle de notre propre galaxie, la Voie lactée, il en faudrait entre 2 000 et 200 000″, a annoncé Sangeeta Malhotra, co-chercheuse et astrophysicienne à la NASA Goddard.
Isak Wold concluant : « Mais, combinées, ces mêmes galaxies ont produit une grande quantité de lumière UV, et leur petite taille a permis à cette lumière de rayonner plus loin dans l’Univers. Si ces galaxies anciennes ressemblent aux galaxies actuelles à fort taux de formation d’étoiles, comme les galaxies petit pois, elles auraient pu émettre toute la lumière UV nécessaire à l’ionisation de l’hydrogène neutre de l’Univers. Notre analyse de ces galaxies minuscules mais puissantes est 10 fois plus sensible que les études précédentes et montre qu’elles existaient en nombre suffisant et contenaient suffisamment de puissance ultraviolette pour provoquer cette rénovation cosmique. »
Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.