Webb révèle la nature de la galaxie lointaine CEERS2-588, brillante en ultraviolet

Une plongée inédite dans l’aube cosmique

Des astronomes de l’Université de Tokyo, au Japon, associés à d’autres chercheurs internationaux, ont récemment exploité les capacités du télescope spatial James Webb (JWST) pour étudier une cible bien particulière. Leur objectif : CEERS2-588, une galaxie lointaine connue pour sa forte luminosité dans l’ultraviolet. Les résultats de cette campagne d’observation, publiés le 29 janvier sur le serveur de préimpression arXiv, apportent un éclairage nouveau sur la nature et les propriétés de cet objet céleste.

Devant les nombreuses incertitudes entourant encore CEERS2-588, notamment sa masse, l’équipe dirigée par Yuichi Harikane a décidé d’utiliser l’instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) du JWST. Cette technologie permet d’examiner la galaxie avec une précision accrue, alors que celle-ci s’est formée seulement 400 millions d’années après le Big Bang. Comme l’écrivent les chercheurs dans leur rapport, il s’agit d’observations profondes visant à percer les mystères de cet objet situé à un redshift de 11,04.

Un mastodonte inattendu aux confins de l’univers

Identifiée initialement en 2022 comme une galaxie à rupture de Lyman par le projet CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science), CEERS2-588 figure parmi les galaxies les plus lumineuses dans l’ultraviolet à un décalage vers le rouge (redshift) aussi élevé. Son analyse révèle une morphologie étendue, avec un rayon effectif mesuré à environ 1 470 années-lumière. Mais c’est sa masse qui retient l’attention : les nouvelles observations établissent qu’elle avoisine les 1,26 milliard de masses solaires.

Ce chiffre fait de CEERS2-588 la galaxie la plus massive connue à un redshift supérieur à 10,0, sans qu’aucune trace d’activité de noyau galactique actif (AGN) n’ait été détectée. Parallèlement, le taux de formation stellaire au sein de cette structure a été calculé à un niveau de 8,2 masses solaires par an. Autre fait marquant souligné par l’étude : la galaxie présente une métallicité en phase gazeuse proche de celle du Soleil. La présence d’un système aussi massif et riche en métaux à une époque aussi reculée est inhabituelle, car elle n’avait jamais été signalée à des redshifts supérieurs à 10,0 et n’est pas prédite par les modèles théoriques actuels.

Le scénario d’une formation stellaire explosive

En s’appuyant sur l’ajustement de la distribution spectrale d’énergie (SED), les scientifiques ont pu reconstituer l’historique de cet objet. Il apparaît que la formation d’étoiles dans CEERS2-588 a débuté entre 100 et 300 millions d’années après le Big Bang. Cette phase initiale a été suivie, au cours des 10 derniers millions d’années, par un déclin brutal du taux de formation stellaire, un phénomène qui contraste avec ce que l’on observe chez d’autres galaxies situées à des redshifts similaires.

Les auteurs concluent que l’histoire de CEERS2-588 valide un scénario où la naissance des étoiles dans les premières galaxies se fait par « sursauts ». Ces épisodes fréquents et intenses de formation stellaire seraient le moteur de leur grande luminosité ultraviolette. Selon les astronomes, cette efficacité élevée des flambées d’étoiles joue un rôle clé dans la production de la population de galaxies lumineuses de l’univers primordial. Comme le notent les scientifiques, ces résultats indiquent que les galaxies massives, dans les quelques centaines de millions d’années suivant le Big Bang, ont connu une formation stellaire à la fois plus efficace et plus rapidement étouffée que ne le prévoyaient les modèles théoriques.

Selon la source : phys.org

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