Les astronomes ont découvert une galaxie lumineuse prise en train de réioniser son gaz environnant seulement 800 millions d'années après le Big Bang. La recherche, dirigé par Romain Meyer, doctorat étudiant à l'UCL à Londres, ROYAUME-UNI, a été présenté aujourd'hui lors de la réunion annuelle virtuelle de l'European Astronomical Society (EAS).

L'étude des premières galaxies formées il y a 13 milliards d'années est essentielle pour comprendre nos origines cosmiques. L'un des sujets d'actualité en astronomie extragalactique est la "réionisation cosmique", le processus par lequel le gaz intergalactique a été ionisé (atomes dépouillés de leurs électrons). La réionisation cosmique est similaire à un meurtre non résolu :nous en avons des preuves claires, mais qui l'a fait, Comment et quand? Nous avons maintenant des preuves solides que la réionisation de l'hydrogène a été achevée il y a environ 13 milliards d'années, dans le premier milliard d'années de l'Univers, avec des bulles de gaz ionisé qui grossissent lentement et se chevauchent. Les objets capables de créer de telles bulles d'hydrogène ionisé sont pourtant restés mystérieux jusqu'à présent :la découverte d'une galaxie lumineuse dans laquelle s'échappent 60 à 100 % des photons ionisants, est probablement responsable de l'ionisation de sa bulle locale. Cela suggère que l'affaire est plus proche d'être résolue.

Les deux principaux suspects de réionisation cosmique sont généralement 1) une population de nombreuses galaxies faibles laissant échapper environ 10% de leurs photons énergétiques, et 2) une "oligarchie" de galaxies lumineuses avec un pourcentage beaucoup plus important (> 50%) des photons s'échappant de chaque galaxie. Dans tous les cas, ces premières galaxies étaient très différentes de celles d'aujourd'hui :les galaxies de l'Univers local sont des leakers très inefficaces, avec seulement <2-3% de photons ionisants s'échappant de leur hôte. Pour comprendre quelles galaxies régissent la réionisation cosmique, les astronomes doivent mesurer les fractions dites d'échappement des galaxies à l'ère de la réionisation.

La détection de la lumière des atomes d'hydrogène excités (la ligne dite Lyman-alpha) peut être utilisée pour déduire la fraction de photons qui s'échappent. D'un côté, de telles détections sont rares car les galaxies de l'ère de la réionisation sont entourées de gaz neutre qui absorbe cette émission d'hydrogène caractéristique. D'autre part, si ce signal d'hydrogène est détecté, il représente un « pistolet fumant » pour une grosse bulle ionisée, ce qui signifie que nous avons attrapé une galaxie en train de réioniser son environnement. La taille de la bulle et la luminosité de la galaxie déterminent si elle est seule responsable de la création de cette bulle ionisée ou si des complices invisibles sont nécessaires.

La découverte d'une galaxie lumineuse 800 millions d'années après le Big Bang soutient le scénario où une «oligarchie» de fuites lumineuses émet la plupart des photons ionisants. "C'est la première fois que l'on peut désigner un objet responsable de la création d'une bulle ionisée, sans avoir besoin d'une contribution de galaxies invisibles, " commente Meyer. " Des observations supplémentaires avec le prochain télescope spatial James Webb nous permettront d'étudier plus avant ce qui est probablement l'un des meilleurs suspects pour le cas non résolu de la réionisation cosmique. "