La découverte d’oxygène dans la galaxie lointaine JADES-z14-0, située à 13,4 milliards d’années-lumière de la Terre, remet en question les notions actuelles sur l’évolution galactique et la formation d’éléments lourds dans les premiers temps de l’Univers.
Les astronomes ont détecté de l’oxygène dans une galaxie lointaine, nommée JADES-z14-0, à 13,4 milliards d’années-lumière de la Terre. Cette découverte inattendue remet en question la compréhension de l’Univers primitif et de la rapidité de formation des galaxies, comme la nôtre.
Illustration de JADES-GS-z14-0, la galaxie la plus distante jamais découverte / Credit: ESO/M. Kornmesser
Deux équipes d’astronomes ont mis à jour la présence inattendue d’oxygène dans la plus lointaine galaxie connue, JADES-GS-z14-0, dont la lumière a mis 13,4 milliards d’années à nous atteindre. Cela indique que nous l’observons telle qu’elle était lorsque l’Univers avait moins de 300 millions d’années, soit environ 2 % de son âge actuel.
Initialement découverte en janvier 2024 par le télescope spatial James Webb (JWST), la galaxie JADES-GS-z14-0 a été étudiée grâce au réseau de radiotélescopes Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili, qui a mis en évidence l’existence d’oxygène ainsi que d’autres éléments lourds. Cette constatation a surpris les astronomes, qui pensaient que de tels éléments n’existaient pas en quantités significatives dans des galaxies si jeunes.
“On pourrait comparer ça à trouver un adolescent là où l’on s’attendrait à voir uniquement de jeunes enfants,” a expliqué Sander Schouws, doctorant à l’Observatoire de Leida aux Pays-Bas et premier auteur de l’une des deux études publiées dans The Astrophysical Journal.
Oxygène dans la galaxie JADES-GS-z14-0 : quels impacts sur notre compréhension terrestre ?
La découverte d’oxygène et d’autres éléments lourds dans JADES-GS-z14-0 pourrait modifier la compréhension de l’évolution des galaxies comme la nôtre.
À 13,4 milliards d’années-lumière, dans les 300 millions d’années suivant le Big Bang, les astronomes croyaient que l’Univers était encore trop jeune pour contenir des galaxies riches en éléments lourds. Lors des premières étapes de formation, les galaxies sont composées principalement d’étoiles jeunes faites de matériaux légers tels que l’hydrogène et l’hélium. Ce n’est qu’avec leur évolution que des éléments plus lourds, comme l’oxygène, apparaissent et se dispersent dans la galaxie.
La découverte de quantités significatives d’oxygène dans JADES-GS-z14-0 incite donc à réévaluer la rapidité de formation des galaxies dans l’Univers primitif. “Nos résultats indiquent que JADES-GS-z14-0 s’est formée très rapidement et évolue également rapidement. Cela ajoute à un ensemble de preuves croissantes suggérant que la formation des galaxies pourrait se produire bien plus vite que prévu,” a observé le Dr Schouws.
“Je suis surpris par ces résultats inattendus, car ils offrent une nouvelle perspective sur les premières phases d’évolution des galaxies,” a ajouté Stefano Carniani de la Scuola Normale Superiore de Pise, premier auteur de la seconde étude sur JADES-GS-z14-0, qui sera publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics. L’évidence qu’une galaxie soit déjà mature dans l’Univers primitif soulève des questions sur le quand et le comment des formations galactiques.
La détection d’oxygène a également permis aux astronomes de rendre les mesures de distance de JADES-GS-z14-0 beaucoup plus précises, réduisant l’incertitude à seulement 0,005 pour cent.
“Ce niveau de précision, comparable à être exact à 5 cm sur une distance de 1 km, aide à affiner notre compréhension des propriétés des galaxies lointaines,” a noté Eleonora Parlanti, doctorante à la Scuola Normale Superiore de Pise et co-auteur de l’étude dans Astronomy & Astrophysics. “ALMA nous a permis de confirmer et de déterminer avec précision sa grande distance,” a souligné Rychard Bouwens, professeur associé et membre de l’équipe de l’Observatoire de Leida. Cette synergie exceptionnelle entre ALMA et JWST permet de révéler la formation et l’évolution des premières galaxies.