Les astronomes ont observé une galaxie qui a soudainement cessé de former de nouvelles étoiles il y a plus de 13 milliards d'années.

Grâce au télescope spatial James Webb, une équipe internationale d'astronomes dirigée par l'Université de Cambridge a repéré une galaxie « morte » alors que l'univers n'avait que 700 millions d'années, la plus ancienne galaxie de ce type jamais observée.

Cette galaxie semble avoir vécu vite et être morte jeune :la formation des étoiles s'est produite rapidement et s'est arrêtée presque aussi rapidement, ce qui est inattendu à un stade aussi précoce de l'évolution de l'univers. Cependant, on ne sait pas si l'état « éteint » de cette galaxie est temporaire ou permanent, et ce qui l'a amenée à cesser de former de nouvelles étoiles.

Les résultats, rapportés dans la revue Nature , pourrait être important pour aider les astronomes à comprendre comment et pourquoi les galaxies cessent de former de nouvelles étoiles, et si les facteurs affectant la formation des étoiles ont changé au fil des milliards d'années.

"Les premières centaines de millions d'années de l'univers ont été une phase très active, avec de nombreux nuages ​​de gaz s'effondrant pour former de nouvelles étoiles", a déclaré Tobias Looser de l'Institut Kavli de cosmologie, premier auteur de l'article. "Les galaxies ont besoin d'une riche réserve de gaz pour former de nouvelles étoiles, et l'univers primitif était comme un buffet à volonté."

"Ce n'est que plus tard dans l'univers que nous commençons à voir les galaxies cesser de former des étoiles, que ce soit à cause d'un trou noir ou autre chose", a déclaré le co-auteur, le Dr Francesco D'Eugenio, également de l'Institut Kavli de cosmologie. P>

Les astronomes pensent que la formation d’étoiles peut être ralentie ou arrêtée par différents facteurs, qui priveront tous une galaxie du gaz dont elle a besoin pour former de nouvelles étoiles. Des facteurs internes, tels qu’un trou noir supermassif ou la rétroaction de la formation d’étoiles, peuvent chasser le gaz hors de la galaxie, provoquant l’arrêt rapide de la formation d’étoiles. Alternativement, le gaz peut être consommé très rapidement par la formation d'étoiles, sans être rapidement reconstitué par du gaz frais provenant des environs de la galaxie, ce qui entraîne une famine de la galaxie.

"Nous ne sommes pas sûrs qu'un de ces scénarios puisse expliquer ce que nous avons vu avec Webb", a déclaré le co-auteur, le professeur Roberto Maiolino.

"Jusqu'à présent, pour comprendre l'univers primitif, nous avons utilisé des modèles basés sur l'univers moderne. Mais maintenant que nous pouvons voir beaucoup plus loin dans le temps et observer que la formation d'étoiles s'est éteinte si rapidement dans cette galaxie, des modèles basés sur sur l'univers moderne devra peut-être être revisité."

À l’aide des données de JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), les astronomes ont déterminé que cette galaxie a connu une période courte et intense de formation d’étoiles sur une période comprise entre 30 et 90 millions d’années. Mais entre 10 et 20 millions d'années avant le moment où elle a été observée avec Webb, la formation d'étoiles s'est soudainement arrêtée.

"Tout semble se produire plus rapidement et de manière plus dramatique dans l'univers primitif, et cela pourrait inclure le passage des galaxies d'une phase de formation d'étoiles à une phase de dormance ou d'extinction", a déclaré Looser.

Les astronomes ont déjà observé des galaxies mortes dans l’univers primitif, mais cette galaxie est la plus ancienne à ce jour :seulement 700 millions d’années après le Big Bang, il y a plus de 13 milliards d’années. Cette observation est l'une des plus profondes jamais faites avec Webb.

En plus d'être la plus ancienne, cette galaxie a également une masse relativement faible, à peu près la même que celle du Petit Nuage de Magellan (SMC), une galaxie naine proche de la Voie Lactée, bien que le SMC forme encore de nouvelles étoiles. D'autres galaxies éteintes dans l'univers primitif étaient beaucoup plus massives, mais la sensibilité améliorée de Webb permet d'observer et d'analyser des galaxies plus petites et plus faibles.

Les astronomes disent que même si elle semble morte au moment de l'observation, il est possible que dans les 13 milliards d'années qui se sont écoulées depuis, cette galaxie soit revenue à la vie et ait recommencé à former de nouvelles étoiles.

"Nous recherchons d'autres galaxies comme celle-ci dans l'univers primitif, ce qui nous aidera à imposer certaines contraintes sur comment et pourquoi les galaxies arrêtent de former de nouvelles étoiles", a déclaré D'Eugenio. "Il se pourrait que les galaxies du premier univers "mourent" puis reprennent vie. Nous aurons besoin de plus d'observations pour nous aider à comprendre cela."

Plus d'informations : Une galaxie récemment éteinte 700 millions d'années après le Big Bang, Nature (2024). DOI :10.1038/s41586-024-07227-0

Informations sur le journal : Nature

Fourni par l'Université de Cambridge