Astronomes utilisant le Télescope spatial James Webb (JWST) ont repéré de minuscules galaxies qui peuvent avoir entraîné une transformation majeure dans l’univers précoce.
La lumière ultraviolette (UV) brillante de ces petites galaxies peut avoir alimenté une époque connue sous le nom de l’ère de la réionisation, éliminant le brouillard de l’hydrogène gazeux qui a imprégné l’univers au cours de ses premiers milliards d’années. Les chercheurs ont présenté les résultats le 11 juin lors de la 246e réunion de l’American Astronomical Society à Anchorage, en Alaska.
« Quand il s’agit de produire de la lumière ultraviolette, ces petites galaxies frappent bien au-dessus de leur poids, » Isak Woldun chercheur adjoint à l’Université catholique d’Amérique et au Goddard Space Flight Center de la NASA, a déclaré dans un déclaration.
Pendant à peu près les premiers milliards d’années de son existence, l’univers était plein d’hydrogène gazeux neutre. Mais la lumière ultraviolette des premières étoiles et galaxies a dépouillé le gaz de ses électrons à l’époque de la réionisation. De petites galaxies subissant une formation d’étoiles rapides, ou «étoiles», peuvent avoir joué un rôle dans la réionisation de ce brouillard d’hydrogène.
« Les galaxies à faible masse rassemblent un hydrogène gazeux moins neutre autour d’eux, ce qui facilite l’échappement de la lumière ultraviolette ionisante », co-chercheur James Rhoadsun astrophysicien à la NASA Goddard, a déclaré dans le communiqué. « De même, les épisodes de Starburst produisent non seulement de la lumière ultraviolette abondante – ils sculptent également les canaux dans la matière interstellaire d’une galaxie qui aide cette lumière à éclater. »
Seulement environ 1% des galaxies près de la Voie lactée ressemblent aujourd’hui à ces premiers conducteurs, mais ils étaient beaucoup plus courants lorsque l’univers n’avait que 800 millions d’années et que la réionisation avait déjà commencé.
Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont recherché de petites galaxies prolifiques à partir de cette période. Ils ont parcouru des images JWST d’un groupe de galaxies connu sous le nom d’Abell 2744, ou cluster de Pandora, à environ 4 milliards d’années-lumière de la Terre. Grâce à un processus appelé lentilles gravitationnelles, la masse significative du cluster se plie la lumière autour de lui, agrandissant de minuscules galaxies éloignées qui existaient pendant les premiers milliards d’années de l’univers.
L’équipe a recherché un feu vert émis par les atomes d’oxygène qui avaient perdu deux de leurs électrons. La présence de cet oxygène « doublement ionisé » indique que les processus à proximité produisaient une forte lumière UV qui a éliminé ces électrons. Cette même lumière UV aurait pu réioniser le brouillard de l’hydrogène gazeux qui a imprégné l’univers.
À partir de ces images, l’équipe a identifié 83 petites galaxies Starburst. « Ces galaxies sont si petites que, pour construire la masse stellaire équivalente de notre propre galaxie de la Voie lactée, vous auriez besoin de 2 000 à 200 000 », co-investigateur Sangeeta Malhotraun astrophysicien à la NASA Goddard, a déclaré dans le communiqué.
Mais combinés, ces mêmes galaxies ont produit beaucoup de lumière UV, et leur petite taille a permis à cette lumière de briller plus loin dans l’univers. Si ces galaxies anciennes ressemblent à des galaxies actuelles avec des taux de formation d’étoiles élevés, tels que « Galaxies du pois vert »ils auraient pu émettre toute la lumière UV nécessaire pour ioniser l’hydrogène neutre de l’univers, selon les chercheurs.
« Notre analyse de ces minuscules mais puissantes galaxies est 10 fois plus sensible que les études précédentes, et montre qu’elles existaient en nombre suffisant et ont emballé suffisamment de puissance ultraviolette pour générer cette rénovation cosmique », a déclaré Wold.
