Le télescope spatial James Webb n’en finit pas de surprenre par ses observations, qu’il s’agisse d’objets proches ou de galaxies très lointaines, jusqu’à remonter aux premiers temps de l’Univers.
Une nouvelle étude de l’UCLA (Université de Californie) publiée dans Nature a permis l’observation et la caractérisation de l’une des plus vieilles galaxies de l’Univers, apparue peu après la phase initiale de refroidissement, lorsque les étoiles ont commencé à s’illuminer.
La galaxie JD1 serait ainsi l’une des galaxies apparues peu après la fin de l’âge sombre initial de l’Univers, quand la température post-Big Bang a suffisamment diminué pour permettre la formation d’hydrogène à partir de la soupe de particules élémentaires.
Cet hydrogène a ensuite brûlé sous l’effet du rayonnement des jeunes étoiles constituées quelques centaines de millions d’années après le Big Bang, rendant l’Univers « transparent », avant de connaître une phase de ré-ionisation qui va créer les étoiles et galaxies telles que nous les connaissons.
Des instruments infrarouge et une lentille gravitationnelle
Dans la quête de ces galaxies très jeunes, les instruments infrarouge du télescope James Webb sont l’outil nécessaire mais pas suffisant qui manquait pour leur observation.
Galaxie JD1 (credit : Guido Roberts-Borsani/UCLA); original images: NASA, ESA, CSA, Swinburne University of Technology, University of Pittsburgh, STScI)
La lueur émise par une galaxie aussi lointaine est extrêmement faible et noyée dans la lumière de galaxies plus proches. Les instruments du télescope ont donc été utilisés conjointement avec l’effet de lentille gravitationnelle du cluster de galaxies Abell 2744, qui a permis un effet grossissant tout en rendant JD1 13 fois plus brillante.
Sans cet effet loupe, la discrète galaxie JD1 n’aurait sans doute pas été remarquée, notent les astrophysiciens de l’UCLA. L’instrument de spectrographie infrarouge NIRSpec a ensuite permis de caractériser la galaxie pour estimer sa distance, le nombre d’étoiles et la quantité de poussière stellaire et d’éléments lourds la constituant.
D’après les analyses, la galaxie serait âgée de 13,3 milliards d’années, quand l’Univers, né il y a 13,8 milliards d’années, ne représentait encore que 4% du volume que nous lui connaissons.