En utilisant le télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont trouvé la galaxie «mort» la plus éloignée (et donc la plus ancienne) à ce jour. La découverte suggère que les galaxies «mouraient» beaucoup plus tôt dans l’univers que ce que l’on croyait auparavant.
La «mort» pour une galaxie fait référence au ralentissement, voire à l’arrêt, d’une formation d’étoiles intenses, ce qui empêche une galaxie de se développer. Ces galaxies mortes sont plus officiellement appelées «au repos» ou «éteintes». Les premières galaxies mortes vues par le JWST ont été appelées galaxies « rouges et mortes » en raison de leur manque de jeunes étoiles bleues chaudes massives et de leur abondance de vieilles petites étoiles rouges. Ils ont également été surnommés « Little Red Dots » en raison de leur apparition dans les images JWST.
La lumière de cette nouvelle galaxie record, désignée Rubies-Uds-QG-Z7, se rend à nous depuis 13 milliards d’années, ce qui signifie que le JWST l’a vu car il était seulement 700 millions d’années après le Big Bang. Cela en fait le premier soi-disant Galaxy de repos (MQG) vu dans l’enfance de l’univers de 13,8 milliards d’années.
« Nous avons découvert une galaxie qui a formé 15 milliards de fois la masse du soleil dans les étoiles, puis a cessé de former des étoiles avant que l’univers n’avait que 700 millions d’années », a déclaré Andrea Weibel de l’Université de Genève (UNIGE) à Space.com à Space.com. « Cela fait des rubis-uds-qg-z7 la galaxie de repos massive la plus éloignée connue à ce jour. »
La découverte peut défier nos modèles de l’évolution des galaxies – et finalement cesser de croître – en raison de la cessation de la naissance étoile.
« L’observation implique que certaines galaxies ont cessé de former des étoiles alors que l’univers n’avait que 700 millions d’années », a déclaré Weibel. « Jusqu’à présent, les modèles et les simulations contiennent très peu d’objets de ce type, plus de 100 fois moins que l’existence de rubis-uds-QG-Z7.
Vivre vite; mourir jeune.
Les galaxies au repos sont courantes immédiatement autour de la Voie lactée. Cela est attendu parce que plus nous nous regardons, plus nous voyageons dans le temps. Ainsi, les galaxies massives locales ont eu beaucoup de temps pour commencer à former des étoiles, à se développer vers d’énormes masses, puis à épuiser le gaz et la poussière nécessaires à la construction stellaire, devenant ainsi éteinte. Nous devons nous attendre à ce que des galaxies plus éloignées apprécient toujours leur jeunesse étoilée.
Cependant, comme le JWST a sondé de plus en plus loin dans le temps, il a découvert les MQG de plus tôt et antérieurs. Plusieurs de ces galaxies rouges et mortes ont été trouvées dès 1,2 milliard d’années après le Big Bang. Découvert dans le cadre des «Red Inconnues: Bright Infrared Extragalactic Survey», ou Rubies, Program, Rubies-Uds-QG-Z7 repousse la détection des MQG de 500 millions d’années supplémentaires.
« Les galaxies massives observées au début de l’univers n’ont eu que un temps très limité pour former leurs étoiles. « Rubies-Uds-QG-Z7, cependant, est non seulement massif, mais a déjà cessé de former des étoiles 50 à 100 millions d’années avant de l’observer, tandis que les galaxies normales à ces époques construisent toujours leur masse stellaire grâce à la formation d’étoiles. »
Weibel a expliqué que la masse des rubis-uds-QG-Z7 et son histoire de formation reconstruite suggèrent une formation d’étoiles relativement efficace pour la galaxie. Cela ne défie pas directement les modèles existants de formation d’étoiles.
« La galaxie est très compacte et peut être un exemple d’un objet où beaucoup de gaz et de poussière – le carburant de la formation d’étoiles – s’effondre et s’assemble en un petit volume, où les étoiles peuvent se former rapidement et efficacement pendant une période prolongée, ou en rafales », a déclaré Weibel. « Ce qui fait que Rubies-Uds-QG-Z7 se démarque, c’est qu’il a cessé de former des étoiles si tôt. »
Ce MQG peut se démarquer de petits points rouges vus par le JWST d’une manière autre que sa mort rapide.
« Dans les images JWST, Rubies-Uds-QG-Z7 ressemblait à des objets nommés Little Red Dots, qui ont été découverts avec le JWST », a déclaré Weibel. « Beaucoup de ces objets se sont avérés avoir de fortes lignes d’émission et / ou ont montré des signes de noyaux galactiques actifs (AGN). Ainsi, au moins une bonne fraction de la lumière que nous observons à partir de petits points rouges peut réellement provenir de l’accrétion de trous noirs supermassifs, plutôt que d’étoiles. »
Cependant, Weibel a ajouté que Rubies-Uds-QG-Z7 ne montre aucun signe d’AGN, ce qui signifie que sa lumière provient entièrement des étoiles, et non des conditions violentes autour d’un trou noir alimentant.
« Cela implique alors sa masse plutôt élevée et sa quiescence, qui ont toutes deux été une grande surprise », a poursuivi Weibel. « Jusqu’à présent, nous n’avons trouvé qu’un seul objet dans toutes les données JWST que nous avons étudiées. »
À partir de cela, l’équipe a calculé que des galaxies comme Rubies-Uds-QG-Z7 devraient représenter environ une galaxies sur 1 million.
« C’est cependant assez incertain, car nous ne savons pas à quel point nous avons eu de la chance à en trouver un dans la petite parcelle du ciel que nous avons scanné jusqu’à présent », a déclaré Weibel. « Avec, espérons-le, de nombreuses années plus de données JWST, nous serons en mesure de rechercher des zones plus grandes du ciel et d’avoir une meilleure idée de la façon dont les galaxies communes comme Rubies-UGD-QG-Z7 sont réellement. »
La réalisation d’une résolution plus élevée et une imagerie de spectroscopie plus profonde de cette galaxie pourrait révéler l’abondance de divers éléments, ce qui contribuerait à mieux limiter l’histoire de la formation de Rubies-Uds-QG-Z7.
Les recherches de l’équipe ont été publiées le 1er avril dans la revue astrophysique.
