Une sensibilité et une résolution spatiale hors du commun. C’est ce qui fait la force du télescope spatial James-Webb. Aujourd’hui, une fois de plus, il offre aux astronomes une chance inédite. Celle d’étudier ce qui semble être l’ancêtre le plus lointain jamais observé d’une galaxie du type de notre Voie lactée.

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    Dans l'Univers, ce sont d'abord de petits rassemblements d'étoiles qui se sont formés. De petites galaxies qui ont ensuite fusionné pour en former de plus grandes. C'est l'histoire que les astronomesastronomes ont écrite à partir de simulations et d'observations réalisées à différentes époques de l'histoire de notre Univers. Et aujourd'hui, ils ont entre les mains, pour la première fois, un instrument capable de remonter le fil du temps jusqu'à ces toutes premières structures construites par notre Univers. Des galaxies tellement petites et de faible luminositéluminosité qu'elles étaient restées jusqu'alors hors de leur portée.

    Cet instrument, c'est le télescope spatial James-Webb (JWSTJWST). Des chercheurs du Niels Bohr Institute de l’université de Copenhague (Danemark) nous rapportent qu'il leur a récemment permis d'observer un groupe de toutes petites galaxies -- répondant au doux nom de CGG-z5 -- dans un Univers qui n'était âgé que de 1,1 milliard d'années. Il se pourrait qu'il soit l'un des premiers ancêtres de ce qui serait aujourd'hui une galaxie de la taille de notre Voie lactée.

    Certaines galaxies de CGG-z5 avaient déjà pu être repérées grâce au télescope spatial Hubble. « Mais sans la sensibilité et la résolutionrésolution spatiale du JWST -- et un algorithme de détection spécialement développé --, nous n'aurions pas pu détecter les autres, plus petites et de plus faible luminosité », confirme Shuowen Jin, auteur principal de l'étude, dans un communiqué. Reste désormais à tenter de comprendre comment ce groupe de galaxies a évolué dans le temps.

    Le groupe de petites galaxies CGG-z5, vu il y a près de 13 milliards d’années, probablement en train de former une galaxie massive. Les couleurs sont composées de trois couleurs infrarouges différentes. La barre horizontale blanche montre l’échelle d’environ 20 000 années-lumière. © Shuowen Jin et <em>al.</em>, Université de Copenhague
    Le groupe de petites galaxies CGG-z5, vu il y a près de 13 milliards d’années, probablement en train de former une galaxie massive. Les couleurs sont composées de trois couleurs infrarouges différentes. La barre horizontale blanche montre l’échelle d’environ 20 000 années-lumière. © Shuowen Jin et al., Université de Copenhague

    Une analyse plus détaillée pour confirmation

    Trois scénarii sont envisagés par les chercheurs. Le plus simple étant que toutes ces petites galaxies aient fini par fusionner en une seule grande galaxie. Mais il se pourrait également que le groupe ait évolué en un amas de plusieurs galaxies. Ou même que ces petites galaxies ne soient en réalité pas aussi proches qu'il n'y parait. Qu'elles soient plutôt réparties sur une sorte de structure filamentaire.

    En attendant les analyses spectroscopiques qui pourraient aider à faire la distinction -- mais qui prennent pas mal de temps --, les astronomes se sont tournés vers la simulation. Ils ont d'abord cherché des structures similaires dans leurs simulations à grande échelle de l’Univers. Ils ont ainsi trouvé 14 groupes de galaxies présentant des propriétés proches de celles de CGG-z5 dont ils ont ensuite suivi l'évolution. Toujours telle que la prévoient leurs simulations.

    Ces images montrent l’évolution simulée d’une protogalaxie choisie pour ressembler au groupe CGG-z5. La luminosité montre la densité des étoiles dans les galaxies et les symboles permettent de localiser les amas de matière individuels. Au cours des 1,2 milliard d’années qui s’écoulent entre le coin supérieur gauche et le coin inférieur droit, les galaxies passent d’une masse stellaire totale de 5 milliards de soleils à 65 milliards de soleils. © A. Vijiayan et S. Jin., Université de Copenhague
    Ces images montrent l’évolution simulée d’une protogalaxie choisie pour ressembler au groupe CGG-z5. La luminosité montre la densité des étoiles dans les galaxies et les symboles permettent de localiser les amas de matière individuels. Au cours des 1,2 milliard d’années qui s’écoulent entre le coin supérieur gauche et le coin inférieur droit, les galaxies passent d’une masse stellaire totale de 5 milliards de soleils à 65 milliards de soleils. © A. Vijiayan et S. Jin., Université de Copenhague

    Ces 14 structures ont connu un destin différent dans le détail, mais toutes ont finalement -- entre 0,5 et 1 milliard d'années plus tard -- fusionné pour former une seule galaxie. Une galaxie qui, au moment où notre Univers a atteint la moitié de son âge d'aujourd'hui, apparaît de massemasse comparable à celle de notre Voie lactéeVoie lactée. D'ailleurs, les chercheurs notent que le nombre de groupe de type CGG-z5 dans un volumevolume d'espace donné semble cohérent avec le nombre de galaxies massives à des époques ultérieures. Un indice de plus qui leur fait croire qu'ils ont bel et bien surpris pour la première fois les débuts du processus de formation de galaxies comme la nôtre.