Webb révèle la fusion de 5 galaxies seulement 800 millions d’années après le Big Bang

Une découverte qui arrive bien trop tôt

C’est le genre de découverte qui oblige les scientifiques à revoir leurs copies. Des astronomes de l’université A&M du Texas viennent de mettre le doigt sur un événement rare et spectaculaire : une collision compacte entre plusieurs galaxies, survenue dans l’univers primitif. Pour être précis, cela se passe environ 800 millions d’années après le Big Bang. C’est extrêmement tôt.

Grâce aux observations pointues du télescope spatial James Webb (JWST), ces chercheurs ont identifié un processus de fusion impliquant au moins cinq galaxies. Mais ce n’est pas tout : ils ont aussi trouvé la preuve que cette collision redistribuait des éléments lourds bien au-delà des galaxies elles-mêmes. Pourquoi est-ce si surprenant ? Parce qu’avant le JWST, les modèles prévoyaient que ce genre de fusions complexes — et l’enrichissement en oxygène qui va avec — ne devenaient courants que bien plus tard, plus d’un milliard d’années après le Big Bang. Là, tout est déjà en branle bien avant l’heure prévue.

Le Quintette du Webb : une effervescence inattendue

Le Dr Weida Hu, chercheur postdoctoral et auteur principal de l’étude, ainsi que le Dr Casey Papovich, professeur de physique et d’astronomie, ont publié ces résultats étonnants dans la revue Nature Astronomy. Ce qu’ils nous expliquent, c’est qu’à ce stade précoce de l’histoire cosmique, on s’attend généralement à voir des galaxies relativement petites et isolées. C’est la norme théorique.

Mais ce nouveau système, surnommé le « Quintette du JWST », bouscule tout. Il montre plusieurs galaxies interagissant dans une région compacte de l’espace. « Ce qui est remarquable, c’est qu’une fusion impliquant un si grand nombre de galaxies n’était pas attendue si tôt dans l’histoire de l’univers », souligne Weida Hu. À cette époque, on pensait que les fusions étaient plus simples, n’impliquant souvent que deux ou trois galaxies.

Ce système a été repéré dans les données du JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), l’une des campagnes d’imagerie les plus profondes menées avec le télescope. Concrètement, bien que ces galaxies soient séparées par des dizaines de milliers d’années-lumière, elles occupent une zone inhabituellement restreinte. Et elles ne chôment pas : elles forment des étoiles à une vitesse folle, environ 250 fois la masse du soleil par an. C’est beaucoup, beaucoup plus élevé que ce qu’on observe dans les galaxies typiques de cette époque.

De l’oxygène là où il ne devrait pas être

L’autre grosse surprise de cette étude, c’est la chimie. Les chercheurs ont détecté un vaste halo de gaz lumineux reliant plusieurs de ces galaxies. Ce gaz émet de la lumière provenant d’oxygène et d’hydrogène ionisés. Le détail qui tue ? Ce gaz se trouve à l’extérieur des galaxies.

Rappelons un principe simple : des éléments comme l’oxygène sont produits uniquement à l’intérieur des étoiles. Pour se retrouver dehors, ils ont dû être expulsés. L’analyse de l’équipe suggère que cet enrichissement a été principalement piloté par les interactions gravitationnelles pendant la fusion, et non pas seulement par des vents galactiques. C’est une preuve directe que les collisions de galaxies façonnaient déjà leur environnement immédiat dans l’univers jeune.

Il va falloir mettre à jour les manuels

Pour le professeur Papovich, cette découverte est cruciale car elle explique un décalage grandissant entre les prévisions des modèles astronomiques et ce que le Webb observe réellement. « En montrant qu’un système complexe, piloté par une fusion, existe si tôt, cela nous dit que nos théories sur l’assemblage des galaxies — et la rapidité avec laquelle elles le font — doivent être mises à jour pour coller à la réalité », affirme-t-il.

Cette trouvaille pourrait aussi nous aider à résoudre un autre mystère : pourquoi le JWST identifie-t-il un nombre croissant de galaxies massives qui semblent largement inactives seulement quelques milliards d’années plus tard ? Si des systèmes comme le Quintette du JWST fusionnent rapidement et épuisent leur gaz très tôt, ils pourraient bien évoluer pour devenir ces géantes massives et « éteintes » que l’on voit plus tard.

Et la suite ? Les futures observations du JWST se pencheront sur le mouvement du gaz et des galaxies au sein de ce système. De quoi nous offrir un regard encore plus précis sur la façon dont les premières structures cosmiques se sont formées.

Selon la source : phys.org

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