Maisie’s Galaxy, candidate pour la galaxie connue la plus éloignée

Fanny Trifilieff : En quoi le JWST diffère-t-il des télescopes précédents ?

Denis Burgarella : Le télescope spatial James Webb (JWST) succède au télescope spatial Hubble (HST). Comme pour le HST, le JWSR est une collaboration entre la NASA et l’ESA. Avec son miroir de 6,5m de diamètre, il est le plus grand télescope à avoir été envoyé dans l’espace depuis le télescope Herschel de l’ESA. Cet avantage lui permet de détecter plus de lumière, ce qui augmente sa sensibilité et lui confère une meilleure résolution spatiale pour distinguer des détails plus fins. Il donne aussi accès à un nouveau domaine de longueurs d’ondes : l’infrarouge (IR), un domaine très peu accessible depuis le sol. L’IR permet de voir à travers les nuages de poussières et de gaz qui entourent les nébuleuses, ce qui donne accès à des informations nouvelles, mais il permet aussi de découvrir les galaxies les plus éloignées de l’Univers en mesurant leur redshift. Il s’agit de l’augmentation de la longueur d’onde de la lumière causée par l’éloignement de la source lumineuse observée du fait de l’expansion de l’Univers. Plus le redshift (noté z) est élevé, plus grande est la distance à laquelle se trouve la galaxie qui émet la lumière.

F.T : Parlez-nous de la galaxie de Maisie, qui pourrait être l'une des plus anciennes galaxies jamais observées…

D.B : A l’heure actuelle, le redshift confirmé le plus élevé pour une galaxie est de z = 11.09. Grâce aux capacités du JWST, notre équipe CEERS a identifié une galaxie candidate à un redshift z = 12 lorsque l'Univers avait moins de 300 millions d'années après le Big Bang (contre 13,8 milliards d'années aujourd'hui). Baptisée Maisie, du nom de la fille du premier auteur de l’article, elle est donc candidate à être l’objet le plus lointain jamais détecté. Sa distance précise reste à confirmer, comme d’autres candidates, mais en supposant que ce soit bien le cas, cela nous en apprendrait plus sur la formation et l’évolution des galaxies et de l’Univers.

Pour arriver à ce résultat, notre équipe a notamment fait tourner un code appelé CIGALE (Code Investigating GALaxy Emission), développé à Marseille, avec les données du JWST qui ont été rendues publiques le 14 juillet 2022. Cela a permis d’étudier à la fois la masse de la galaxie, son âge, la quantité de poussière, ainsi que la quantité d’étoiles qui se forment, le tout pour essayer de comprendre la formation de Maisie.

F.T : Quelles sont les implications d’une telle découverte ?

D.B : Il existe des modèles qui permettent de prédire la formation et l’évolution des galaxies. Jusqu’à présent, ils ne prévoyaient pas que de telles galaxies existeraient si tôt dans la vie de l'Univers. Le champ de vue analysé est très petit, donc rien que le fait d’y avoir trouvé une seule galaxie était statistiquement inespéré. Si, en plus, d’autres candidates s’avéraient confirmées, le modèle devra être remis en cause. La galaxie de Maisie est aussi très massive : 300 millions de fois la masse du Soleil ! Nous pensions que la vie des galaxies démarrait lentement, mais en fait elle a formé énormément d’étoiles en très peu de temps, à un rythme d’entre 2 et 8 fois la masse du Soleil par an. Or, elle contient très peu de poussière. La présence de poussière est synonyme de vieillissement de galaxie avec plusieurs générations d’étoiles qui contiennent du silicate, du carbone etc, tandis que les premières générations d’étoiles, elles, ne contiennent que de l’hydrogène et de l’hélium. L’absence de poussières veut donc dire qu’il n’est pas exclu que cette galaxie contienne les premières générations d’étoiles apparues dans l’Univers : le Graal des astronomes !