Le télescope Webb a désormais prouvé qu'il finira par dépasser pratiquement tous les points de repère qu'il a établis au cours de ces premières années, mais la galaxie nouvellement confirmée, MoM-z14, recèle des indices fascinants sur la chronologie historique de l'univers et sur la façon dont l'univers primitif était différent de ce que les astronomes imaginaient.
« Grâce au télescope Webb, nous pouvons observer plus loin que jamais auparavant, et le résultat est totalement différent de nos prédictions, ce qui est à la fois stimulant et passionnant », a déclaré Rohan Naidu, de l'Institut Kavli d'astrophysique et de recherche spatiale du MIT, auteur principal d'un article sur la galaxie MoM-z14 soumis à l' Open Journal of Astrophysics et disponible sur le serveur de prépublication arXiv.
En raison de l'expansion de l'univers due à l'énergie sombre, les notions de distances physiques et d'« années passées » deviennent complexes à cette échelle. Grâce au spectrographe proche infrarouge ( NIRSpec ) du télescope Webb, les astronomes ont confirmé que MoM-z14 présente un décalage vers le rouge cosmologique de 14,44. Cela signifie que sa lumière a traversé l'espace (en expansion), s'étirant et se décalant vers des longueurs d'onde plus longues et plus rouges, pendant environ 13,5 des 13,8 milliards d'années d'existence estimées de l'univers.
« Nous pouvons estimer la distance des galaxies à partir d'images, mais il est vraiment important de poursuivre et de confirmer ces estimations par une spectroscopie plus détaillée afin de savoir exactement ce que nous voyons et quand », a déclaré Pascal Oesch, de l'Université de Genève en Suisse, co-responsable de l'étude.
Vidéo panoramique : Champ COSMOS (image NIRCam). Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, R. Naidu (MIT), J. DePasquale (STScI), N. Bartmann (ESA/Hubble). Musique : Stellardrone - Twilight
MoM-z14 fait partie d'un groupe croissant de galaxies étonnamment brillantes dans l'univers primitif — 100 fois plus que ce que les études théoriques prédisaient avant le lancement de Webb, selon l'équipe de recherche.
« Il existe un fossé grandissant entre la théorie et l'observation concernant l'univers primordial, ce qui soulève des questions fascinantes à explorer à l'avenir », a déclaré Jacob Shen, chercheur postdoctoral au MIT et membre de l'équipe de recherche.
L'une des pistes que les chercheurs et les théoriciens explorons pour trouver des réponses se trouve parmi les étoiles les plus anciennes de la Voie lactée. Un faible pourcentage de ces étoiles présente une forte teneur en azote, un phénomène également observé dans certaines galaxies primordiales par le télescope Webb, notamment MoM-z14.
« Nous pouvons nous inspirer de l'archéologie et considérer ces étoiles anciennes de notre galaxie comme des fossiles de l'univers primitif. En astronomie, nous avons la chance de disposer, grâce au télescope Webb, d'observations si précises que nous possédons également des informations directes sur les galaxies de cette époque. Il s'avère que nous observons certaines des mêmes caractéristiques, comme cet enrichissement inhabituel en azote », a déclaré Naidu.
La galaxie MoM-z14 n'existant que 280 millions d'années après le Big Bang, le temps est insuffisant pour que des générations d'étoiles produisent les quantités d'azote attendues par les astronomes. Une théorie avancée par les chercheurs suggère que la densité de l'Univers primordial a engendré des étoiles supermassives capables de produire plus d'azote que toutes les étoiles observées dans l'Univers local.
La galaxie MoM-z14 présente également des signes de dissipation du brouillard d'hydrogène primordial et épais qui régnait dans l'espace environnant. L'une des raisons de la construction du télescope Webb était de définir la chronologie de cette période de « dissipation » de l'histoire cosmique, que les astronomes appellent réionisation. C'est à ce moment que les premières étoiles ont produit une lumière suffisamment énergétique pour traverser le gaz d'hydrogène dense de l'univers primitif et commencer à voyager dans l'espace, pour finalement atteindre le télescope Webb, et nous.
La galaxie MoM-z14 fournit un autre indice pour établir la chronologie de la réionisation, un travail qui n'était pas possible avant que Webb ne lève le voile sur cette ère de l'univers.
L'héritage de la découverte se poursuit
Avant même le lancement du télescope Webb, des indices laissaient présager un événement imprévu dans l'Univers primordial, lorsque le télescope spatial Hubble (NASA/ESA) découvrit la galaxie brillante GN-z11 400 millions d'années après le Big Bang. Webb confirma la distance de cette galaxie, alors la plus éloignée jamais observée. Depuis, Webb a repoussé les limites de l'espace et du temps, découvrant d'autres galaxies d'une brillance surprenante, à l'instar de GN-z11.
Localisation de MoM-z14 dans le champ COSMOS. Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, R. Naidu (MIT), J. DePasquale (STScI), N. Bartmann (ESA/Hubble). Musique : Stellardrone - The Night Sky in Motion
Alors que le télescope Webb continue de révéler de nouvelles galaxies d'une luminosité inattendue, il est clair que les premières découvertes n'étaient pas un hasard. « C'est une période incroyablement passionnante : Webb nous dévoile l'Univers primordial comme jamais auparavant et nous montre combien il reste encore à découvrir », a ajouté Yijia Li, doctorante à l'Université d'État de Pennsylvanie et membre de l'équipe de recherche.
Détails de la publication : Rohan P. Naidu et al., Un miracle cosmique : une galaxie remarquablement lumineuse à z spec = 14,44 confirmée par le JWST, arXiv (2025). DOI : 10.48550/arxiv.2505.11263
Par Bethany Downer, Agence spatiale européenne
Édité par Gaby Clark, revu par Robert Egan
Fourni par l'Agence spatiale européenne
