« Nous n'étions pas censés la voir » : la découverte inhabituelle au fin fond de l'espace

Le télescope spatial James Webb a révélé une galaxie lointaine nommée JADES-GS-z13-1, qui pose aux astronomes une énigme inhabituelle. Le télescope a réussi à détecter un rayonnement puissant provenant de celle-ci, d'un type qui aurait dû être largement bloqué par l'hydrogène présent dans l'espace à cette époque. Les chercheurs tentent désormais de comprendre comment le rayonnement a réussi à sortir de l'environnement de la galaxie, à traverser l'espace et à atteindre le télescope.

La nouvelle découverte ne concerne pas l'existence même de la galaxie, mais ce qui a réussi à nous parvenir depuis celle-ci. La galaxie, connue sous le nom de JADES-GS-z13-1, a été découverte dans le cadre du relevé JADES. Les chercheurs ont identifié une forte émission de rayonnement appelée Lyman-alpha, associée à l'hydrogène et pouvant apparaître dans les régions où se forment les étoiles. Cependant, ce rayonnement aurait dû avoir beaucoup de mal à nous atteindre.

À l'époque où la lumière était émise par la galaxie, de grandes quantités d'hydrogène neutre remplissaient l'espace entre les galaxies. On peut imaginer cet hydrogène comme une sorte de « brouillard » cosmique capable d'absorber efficacement le rayonnement Lyman-alpha, rendant difficile le passage d'un tel rayonnement sur de longues distances. Mais dans le cas de JADES-GS-z13-1, le rayonnement a réussi à passer avec une intensité qui a permis à James Webb de le détecter clairement.

Kevin Hainline de l'Université de l'Arizona, qui a participé à la recherche, a décrit la surprise :

« Compte tenu de notre compréhension de l'évolution de l'univers, nous n'étions vraiment pas censés trouver une telle galaxie. On peut imaginer l'univers primitif enveloppé dans un brouillard épais, qui rend très difficile la vision même de puissants phares à travers le brouillard. Et pourtant, ici, nous voyons clairement la lumière de la galaxie pénétrer à travers cet écran. »

L'une des explications possibles est que la galaxie était entourée d'une sorte de bulle où l'hydrogène a subi un changement permettant au rayonnement de passer plus facilement. Les chercheurs tentent désormais de comprendre ce qui a créé cette bulle. Une possibilité est que la galaxie contenait des étoiles inhabituelles — beaucoup plus grandes, plus chaudes et plus brillantes que les étoiles formées à des stades ultérieurs. Leur rayonnement puissant aurait pu modifier l'hydrogène autour de la galaxie et dégager effectivement un chemin par lequel la lumière a réussi à sortir.

Le chef de l'équipe de recherche, Joris Witstok, a expliqué :

« La grande bulle d'hydrogène ionisé entourant cette galaxie aurait pu être créée par une population spéciale d'étoiles — massives, chaudes et beaucoup plus brillantes que les étoiles formées à des périodes ultérieures — et il est possible qu'elles représentent la première génération d'étoiles. »

Une autre possibilité est qu'un trou noir était actif au centre de la galaxie. Lorsqu'un trou noir attire de grandes quantités de matière, son environnement peut libérer une énergie énorme, créant potentiellement des conditions favorables au passage du rayonnement. À ce stade, les chercheurs n'ont pas de réponse définitive.

L'importance de la découverte découle du fait qu'elle ne correspond pas tout à fait à l'image que les scientifiques avaient des conditions qui prévalaient dans l'espace à cette époque. Le fait que le rayonnement de JADES-GS-z13-1 soit toujours clairement visible peut indiquer que l'environnement autour de certaines galaxies a changé plus rapidement ou d'une manière différente de ce que les chercheurs avaient estimé. Roberto Maiolino de l'Université de Cambridge a déclaré que ce résultat, totalement inattendu par rapport aux théories sur la formation des premières galaxies, a surpris les astronomes.

Le télescope James Webb permet aux scientifiques d'observer des galaxies extrêmement lointaines dans le spectre infrarouge. L'équipe prévoit d'autres observations pour découvrir ce qui se cache derrière ce rayonnement puissant : s'agit-il d'étoiles exceptionnellement inhabituelles, d'un trou noir actif ou d'une autre explication ? Au centre du mystère se trouve donc une question simple : si les conditions dans l'espace étaient censées cacher une grande partie de la lumière de la galaxie, que s'est-il passé dans son environnement qui nous a permis de la voir malgré tout ?