L'étude d'une image prise par le JWST a conduit à la découverte d'une galaxie dans l'univers primitif, environ un milliard d'années après le Big Bang, dont la signature lumineuse est attribuée à son gaz nébulaire qui éclipse ses étoiles. Désormais nommée GS-NDG-9422, la galaxie est chimiquement complexe et ne possède pas d'étoiles de population III. De même, la galaxie la plus éloignée, JADES-GS-z14-0, formée dans l'univers primitif environ 290 millions d'années après le Big Bang, s'est avérée contenir des métaux. Selon les connaissances actuelles, la première génération d'étoiles de l'univers primitif devrait être des étoiles de population III avec une métallicité nulle. En astronomie, tout élément plus lourd que l'hélium est considéré comme un métal. Les non-métaux chimiques comme l'oxygène, l'azote, etc. sont des métaux dans le contexte cosmologique. Les étoiles s'enrichissent en métal à chaque génération suivant un événement de supernova.
À partir d'images capturées par l'instrument NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) du télescope spatial James Webb (JWST), des chercheurs ont identifié une galaxie unique de l'univers primitif avec un décalage vers le rouge de Z = 5.943 correspondant à environ un milliard d'années après le Big Bang. Désormais nommée GS-NDG-9422, cette galaxie pourrait être une phase manquante de l'évolution galactique entre les premières étoiles de l'univers et les galaxies bien établies.
L'image en points pâles de la galaxie GS-NDG-9422 présente une signature lumineuse unique. La source lumineuse visible sur l'image est le gaz chaud de la galaxie. La lumière ne provient pas de ses étoiles.
Contrairement aux étoiles massives de notre univers local dont la température est d'environ 40,000 50,000 à 9422 12.8 °C, les étoiles de la galaxie GS-NDG-80,000 sont extrêmement chaudes. Il se peut que cette galaxie soit en phase de formation d'étoiles à l'intérieur d'une nébuleuse de gaz dense produisant un grand nombre d'étoiles massives et chaudes lorsque la lumière a quitté cette galaxie il y a environ XNUMX milliards d'années pour atteindre le JWST actuel. L'observation correspond au modèle informatique selon lequel le bombardement constant du gaz nébulaire par les photons des étoiles chaudes a chauffé le gaz nébulaire à plus de XNUMX XNUMX °C, lui permettant de briller plus fort dans la lumière proche infrarouge que les étoiles.
Une galaxie dominée par la lumière nébulaire (plutôt que par la lumière des étoiles) correspond aux environnements de la première génération d'étoiles de l'univers primitif. Les étoiles de ces galaxies sont des étoiles de population III avec une métallicité nulle. Cependant, étonnamment, la galaxie GS-NDG-9422 ne possède pas d'étoiles de population III. Les données du JWST montrent que GS-NDG-9422 est chimiquement complexe.
Le cas de la galaxie JADES-GS-z14-0, la plus lointaine, formée dans l'univers primitif, environ 290 millions d'années après le Big Bang, est encore plus déroutant. Les étoiles de cette galaxie devraient être des étoiles Pop. III avec une métallicité nulle. Cependant, l'étude des propriétés infrarouges de la galaxie JADES-GS-z14-0 révèle la présence d'oxygène, ce qui signifie un enrichissement en métaux, ce qui implique que des générations d'étoiles devraient déjà avoir terminé leur cycle de vie.
Les premières étoiles de l'univers contiennent zéro métal ou très peu de métal. On les appelle étoiles Pop III (ou étoiles de population III). Les étoiles à faible teneur en métal sont des étoiles Pop II. Les jeunes étoiles ont une teneur élevée en métal et sont appelées « étoiles Pop I » ou étoiles solaires à métal. Avec une métallicité relativement élevée de 1.4 %, le soleil est une étoile récente. En astronomie, tout élément plus lourd que l'hélium est considéré comme un métal. Les non-métaux chimiques comme l'oxygène, l'azote, etc. sont des métaux dans le contexte cosmologique. Les étoiles s'enrichissent en métal à chaque génération suivant un événement de supernova. Une teneur en métal croissante dans les étoiles indique un âge plus jeune.
***
Références:
- Cameron AJ, et al 2024. Galaxies dominées par les nébuleuses : aperçu de la fonction de masse initiale stellaire à décalage vers le rouge élevé. Publié le 21 juin 2024. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 534, Numéro 1, octobre 2024, Pages 523–543, DOI : https://doi.org/10.1093/mnras/stae1547
- NASA News – Dans une étrange galaxie, Webb de la NASA découvre un chaînon manquant potentiel vers les premières étoiles. Disponible sur https://science.nasa.gov/missions/webb/in-odd-galaxy-nasas-webb-finds-potential-missing-link-to-first-stars/
- Prasad U., 2024. Univers primitif : la galaxie la plus lointaine « JADES-GS-z14-0 » remet en question les modèles de formation des galaxies. Scientific European. Publié le 12 août 2024. Disponible sur https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/early-universe-the-most-distant-galaxy-jades-gs-z14-0-challenges-galaxy-formation-models/
***
