Lorsqu’une galaxie manque de gaz et de poussière, le processus de naissance des étoiles s’arrête. Cela prend des milliards d’années.
Mais il existe une galaxie qui était déjà morte alors que l’Univers n’avait que 700 millions d’années. Qu’est-ce qui lui est arrivé?
C’est ce que veut savoir une équipe internationale d’astronomes.
« Les premières centaines de millions d’années de l’Univers ont été une phase très active, avec de nombreux nuages de gaz s’effondrant pour former de nouvelles étoiles », a déclaré Tobias Looser de l’Institut Kavli de cosmologie de l’Université de Cambridge.
« Les galaxies ont besoin d’une riche réserve de gaz pour former de nouvelles étoiles, et l’univers primitif était comme un buffet à volonté. »
Ainsi, lorsque la galaxie JADES-GS-z7-01-QU est apparue dans une observation du JWST, elle ne présentait pas beaucoup de preuves d’une formation d’étoiles en cours. (JADES signifie JWST Advanced Deep Extragalactic Survey.) Il se trouve dans ce que les astronomes appellent un état « éteint » et il semble que la formation d’étoiles ait commencé et s’est rapidement arrêtée.
Comprendre pourquoi cela est arrivé à la jeune galaxie est une étape importante en cosmologie. Pourquoi a-t-il arrêté de créer des étoiles ? Et les facteurs qui affectent la formation des étoiles étaient-ils les mêmes à l’époque qu’aujourd’hui ?
Quand une galaxie cesse de former des étoiles
Les astronomes ne s’attendent pas à ce que l’extinction de la formation d’étoiles se produise rapidement.
» Ce n’est que plus tard dans l’Univers que nous commençons à voir les galaxies cesser de former des étoiles, que ce soit à cause d’un trou noir ou autre chose », a déclaré le Dr Francesco D’Eugenio, également de l’Institut Kavli de cosmologie et co-auteur avec Looser d’un article récent sur JADES-GS-z7-01-QU.
La naissance des étoiles commence généralement lorsque des nuages de gaz fusionnent. Les régions riches en gaz, notamment les galaxies, sont des lieux privilégiés pour la naissance d’étoiles. Les données JWST sur JADES-GS-z7-01-QU montrent que ce bébé galaxie a connu une période très intense de formation d’étoiles peu de temps après le début de sa formation (après l’époque de réionisation). Pendant entre 30 et 90 millions d’années, la formation d’étoiles s’est intensifiée. Puis, d’un coup, ça s’est arrêté.
Ce n’est pas surprenant – même si les astronomes ne savent pas exactement pourquoi cela s’est arrêté. De toute évidence, il est tombé en panne d’essence. Peut être un trou noir supermassif en son cœur a englouti une grande partie des « trucs d’étoiles » disponibles. Les vents et les jets rapides du trou noir auraient également pu pousser complètement hors de la galaxie une grande partie du matériau de naissance des étoiles.
Il est également possible que le rythme très rapide de formation d’étoiles connu par JADES-GS-z7-01-QU ait simplement épuisé les réserves. Ce n’est pas impossible, selon Looser.
« Tout semble se produire plus rapidement et de manière plus dramatique dans l’univers primitif, et cela pourrait inclure le passage des galaxies d’une phase de formation d’étoiles à une phase de dormance ou d’extinction », a-t-il déclaré.
Trouver la réponse
Les données actuelles du JWST ne permettent pas de savoir clairement ce qui est arrivé à cette petite galaxie à la nuit des temps. Les astronomes étudient encore les données.
« Nous ne sommes pas sûrs qu’un de ces scénarios puisse expliquer ce que nous avons vu avec Webb », a déclaré le professeur Roberto Maiolino, co-auteur de l’article.
« Jusqu’à présent, pour comprendre l’Univers primitif, nous avons utilisé des modèles basés sur l’univers moderne. Mais maintenant que nous pouvons voir beaucoup plus loin dans le temps et observer que la formation d’étoiles s’est éteinte si rapidement dans cette galaxie, des modèles basés sur sur l’univers moderne devra peut-être être revisité.
Cela signifie plus d’observations en utilisant JWST.
« Nous recherchons d’autres galaxies comme celle-ci dans l’Univers primitif, ce qui nous aidera à imposer certaines contraintes sur comment et pourquoi les galaxies arrêtent de former de nouvelles étoiles », a déclaré D’Eugenio.
« Il se pourrait que les galaxies du début de l’Univers « meurent » puis reprennent vie – nous aurons besoin de plus d’observations pour nous aider à comprendre cela. »
Il existe une autre possibilité que les astronomes voudront sonder. JADES-GS-z7-01-QU semblait mort au moment de sa vie lorsque JWST l’a observé. Mais il est possible que l’extinction de la naissance des étoiles n’ait été qu’une chose temporaire. Cela était peut-être dû à des sorties périodiques de matière stellaire vers l’espace interstellaire (entraînées par le trou noir dans le noyau). Il a également été observé que d’autres galaxies connaissent une période de naissance d’étoiles, mais elles sont beaucoup plus massives que celle-ci.
Peut-être que JADES-GS-z7-01-QU a démarré l’usine de formation d’étoiles plus tard dans son histoire. Dans ce cas, il aurait très bien pu devenir beaucoup plus massif au cours des époques ultérieures de l’histoire cosmique.
Et cela donne une idée intrigante : peut-être que d’autres galaxies « éteintes » ont également fait une pause, puis ont reçu une infusion massive de gaz – peut-être par le biais de collisions avec d’autres galaxies – pour créer des générations d’étoiles ultérieures. Les futures observations du JWST devraient découvrir davantage de ces galaxies, ce qui devrait permettre aux astronomes d’étudier plus en détail leurs phases éteintes.
Cet article a été initialement publié par L’univers aujourd’hui. Lis le article original.
