🔭 Une surprenante jumelle de la Voie Lactée découverte dans l'Univers bébé

Comment une galaxie peut-elle afficher des bras spiraux parfaitement dessinés alors que l'Univers n'avait qu'un peu plus de 10% de son âge actuel ? Cette trouvaille surprenante bouscule les modèles établis sur la naissance et l'évolution des galaxies.

Nommée Alaknanda, cette galaxie lointaine a été repérée par le télescope spatial James Webb. Elle présente une ressemblance frappante avec la Voie lactée, avec ses deux bras spiraux symétriques et un noyau central brillant. Sa découverte, réalisée par une équipe indienne, a été publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics. Les astronomes ont été étonnés par sa maturité structurelle à une époque où l'on pensait que les galaxies étaient encore en désordre, à peine 1.5 milliard d'années après le Big Bang.


L'observation a été facilitée par un effet de lentille gravitationnelle (voir ci-dessous) provenant de l'amas de galaxies Abell 2744. Cet amas, agissant comme une loupe cosmique, a amplifié la lumière d'Alaknanda, permettant au JWST de capturer des détails inhabituels. Les chercheurs ont utilisé jusqu'à 21 filtres différents pour analyser sa composition, sa distance et son historique de formation d'étoiles. Cette technique a révélé une clarté exceptionnelle pour un objet aussi ancien.

Alaknanda produit des étoiles à un rythme impressionnant, équivalent à soixante fois la masse du Soleil chaque année. Ce taux est environ vingt fois supérieur à celui de la Voie lactée aujourd'hui. Une telle activité indique que l'Univers jeune était bien plus productif qu'on ne l'imaginait. La moitié des étoiles de cette galaxie se seraient formées en seulement deux cents millions d'années, un intervalle très court à l'échelle cosmique.

Cette découverte remet en cause les théories sur la formation des galaxies. On croyait que des structures ordonnées comme les spirales nécessitaient des milliards d'années pour se développer, via des processus lents d'accrétion de gaz et d'ondes de densité. Alaknanda montre que ces mécanismes ont pu opérer beaucoup plus rapidement. Les astronomes indiquent que cela oblige à réviser les cadres théoriques existants.


Pour comprendre l'origine des bras spiraux d'Alaknanda, des investigations supplémentaires sont prévues. Des observations spectroscopiques avec le JWST ou le réseau ALMA pourraient déterminer si son disque tourne de manière ordonnée ou montre des signes de turbulence. Cela aiderait à identifier si la spirale est née d'influx de gaz réguliers ou d'une interaction avec une galaxie voisine (plus de détails sur la formation des bras spiraux en fin d'article).

La présence d'Alaknanda dans l'Univers primordial indique que les conditions pour la formation de planètes et d'étoiles ont pu apparaître plus tôt que prévu. Alors que le JWST continue d'explorer le cosmos, d'autres galaxies similaires pourraient être découvertes, enrichissant notre compréhension de l'évolution cosmique et de la rapidité avec laquelle les premières structures organisées se sont assemblées.

Le phénomène de lentille gravitationnelle

La lentille gravitationnelle est un effet où la lumière d'un objet lointain est courbée par la gravité d'une masse intermédiaire, comme un amas de galaxies. Cet effet agit comme une loupe naturelle, amplifiant et déformant l'image de l'objet en arrière-plan. En astronomie, cela permet d'observer des galaxies très éloignées qui seraient autrement trop faibles pour être détectées.

L'utilisation de la lentille gravitationnelle a transformé l'étude de l'Univers primitif. En concentrant la lumière, elle offre des détails inaccessibles avec les télescopes standards. Par exemple, dans le cas d'Alaknanda, l'amas Abell 2744 a doublé la luminosité apparente de la galaxie, permettant au JWST d'en capturer la structure fine.

Cet outil est également capital pour mesurer des paramètres comme la distance et la masse des objets cosmiques. En analysant la façon dont la lumière est déviée, les scientifiques peuvent cartographier la distribution de la matière noire dans l'Univers.

La formation des bras spiraux dans les galaxies

Les bras spiraux des galaxies, comme ceux de la Voie lactée, se forment grâce à des ondes de densité qui parcourent le disque galactique. Ces ondes sont des perturbations dans la distribution du gaz et des étoiles, créant des régions où la matière se concentre et déclenche la formation d'étoiles. Ce processus donne naissance aux motifs caractéristiques que l'on observe.

Pour qu'une spirale se développe, le gaz doit d'abord s'accoler depuis l'environnement extérieur et se stabiliser en un disque en rotation. Ensuite, des interactions gravitationnelles, soit internes soit avec des galaxies compagnes, peuvent initier les ondes de densité. Ces dernières sculptent progressivement le disque en bras spiraux, un arrangement qui nécessite généralement des milliards d'années pour atteindre une forme stable.

Dans le cas des galaxies anciennes comme Alaknanda, la présence de bras spiraux bien définis indique que ces mécanismes ont pu opérer avec une efficacité surprenante. Cela implique que l'Univers jeune disposait de conditions propices, comme des afflux de gaz froids réguliers, permettant une évolution accélérée. Comprendre ces processus aide à expliquer comment les galaxies ont pu atteindre une maturité structurelle si rapidement.