Les astronomes ont repéré une ancienne galaxie brillant à travers le brouillard cosmique de l’univers primitif, révélant une vue détaillée que l’on pensait impossible.
Utiliser celui de la NASA Télescope spatial Hubbleainsi que les données du Télescope spatial James Webb (JWST) et du Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral, les chercheurs ont détecté des photons ultraviolets « ionisants » – une lumière énergétique capable de retirer les électrons des atomes d’hydrogène – provenant de la galaxie, appelés MXDFz4.4. Il s’agit de la première détection de ce type jamais enregistrée, survenant seulement environ 250 millions d’années après la fin d’une transition cosmique majeure appelée le Époque de réionisationexpliquent les chercheurs dans une étude publiée le 23 juin dans Le journal d’astrophysique.
Pendant des centaines de millions d’années après Big Bangl’espace entre les galaxies était rempli d’un brouillard d’hydrogène neutre qui bloquait ce type de lumière. Au fil du temps, le rayonnement des premières étoiles et galaxies a ionisé ce gaz, dissipant le brouillard et permettant à la lumière de voyager librement à travers l’univers – un processus que les astronomes s’efforcent encore de comprendre pleinement.
« On pensait que c’était impossible » Ilias Goovaerts, a déclaré à Live Science un boursier postdoctoral au Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore et premier auteur de la nouvelle étude. « Ce qui est vraiment spécial à propos de cette galaxie, c’est qu’elle traverse une grande partie du milieu intergalactique (le plasma ionisé entre les galaxies). C’est la plus éloignée, elle a donc le plus grand milieu intergalactique à traverser. »
Ce qui rend MXDFz4.4 inhabituel, c’est sa combinaison de taille et de taux de formation d’étoiles. La galaxie est environ 100 fois plus petite en superficie que la Voie lactéepourtant, elle forme des étoiles environ 10 fois plus rapidement, regroupant un grand nombre de jeunes étoiles massives dans un espace compact. Selon Goovaerts, cet effet de foule aide la galaxie à percer des canaux dégagés à travers le gaz environnant, laissant la lumière ionisante s’échapper à la fois de la galaxie et, éventuellement, de l’espace trouble entre les galaxies. L’équipe estime qu’entre la moitié et la totalité de la lumière ionisante de la galaxie s’échappe.
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La découverte, faite en octobre, est un peu le fruit du hasard. Alors qu’il préparait une proposition de financement sans rapport avec cela quelques jours seulement avant une échéance importante, Goovaerts a examiné une image profonde et existante de Hubble pour vérifier si quelqu’un y avait déjà recherché ce type de signal. Quelques heures plus tard, il reçut un signal prometteur. « C’est très très vite que nous avons eu l’idée de me dire, d’accord, il y a quelque chose ici et c’est excitant », a déclaré Goovaerts. « Nous étions enthousiasmés dès le premier jour, mais il a ensuite fallu des mois pour qu’il mûrisse et extraie toutes les propriétés de la galaxie. »
La découverte s’appuyait sur un ensemble d’observations inhabituellement riche : une image Hubble extrêmement profonde prise à partir de 40 heures d’observations ; Imagerie JWST sur de nombreuses longueurs d’onde, utilisée pour caractériser les étoiles de la galaxie et l’histoire de leur formation ; et l’un des spectres les plus profonds jamais pris d’une seule partie du ciel, recueilli sur environ six jours d’observation avec l’instrument Multi-Unit Spectroscopique Explorer du VLT. Ce spectre a confirmé la distance de la galaxie grâce à sa raie d’émission Lyman-alpha – qui sert d’« empreinte digitale d’hydrogène », ou de lueur émise par l’hydrogène gazeux excité, que les astronomes peuvent utiliser pour mesurer la distance cosmique et le temps.
Aucune autre galaxie de cette première période n’avait auparavant montré de lumière ionisante détectable, ce qui rend MXDFz4.4 unique en son genre, co-auteur de l’étude Marc Rafelskichef de mission adjoint du télescope spatial Hubble au STScI, a noté dans le communiqué. .
Les chercheurs affirment que des sursauts de formation d’étoiles vigoureuses comme celui observé dans MXDFz4.4 pourraient avoir joué un rôle important dans la disparition du brouillard d’hydrogène de l’univers primitif et que d’autres galaxies comme celle-ci attendent probablement encore d’être découvertes.
