Découverte d’oxygène dans la galaxie la plus lointaine observée

Découverte d’oxygène dans la galaxie la plus lointaine jamais observée

Des observations récentes menées avec le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire Européen Austral (ESO) ont permis de détecter la présence d’oxygène dans la galaxie la plus éloignée jamais observée. Cette découverte offre de nouvelles perspectives sur la formation et l’évolution des premières galaxies de l’Univers.

Communiqué de presse publié par l’ESO le 20 mars 2025

Deux équipes différentes d’astronomes ont détecté de l’oxygène dans la galaxie la plus lointaine connue à ce jour, JADES-GS-z14-0. Cette découverte, rapportée dans deux études distinctes, a été rendue possible grâce à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dont l’Observatoire Européen Austral (ESO) est partenaire. Cette détection record amène les astronomes à reconsidérer la rapidité avec laquelle les galaxies se sont formées au début de l’Univers.

Détection la plus lointaine d’oxygène dans l’Univers primordial — Cette image indique la position précise dans le ciel nocturne de la galaxie JADES-GS-z14-0, un minuscule point situé dans la constellation du Fourneau. À ce jour, il s’agit de la galaxie confirmée la plus éloignée que nous connaissions. Sa lumière a mis 13,4 milliards d’années pour nous parvenir, nous offrant un aperçu de l’Univers tel qu’il était seulement 300 millions d’années après le Big Bang. L’encadré de l’image présente un agrandissement de cette galaxie primordiale tel qu’observé par l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), superposé à une image prise par le télescope spatial James Webb (NASA/ESA/CSA).

Découverte l’année dernière, JADES-GS-z14-0 est la galaxie confirmée la plus lointaine jamais observée. Elle est si éloignée que sa lumière a mis 13,4 milliards d’années pour nous parvenir, ce qui signifie que nous la voyons telle qu’elle était lorsque l’Univers avait moins de 300 millions d’années, soit environ 2 % de son âge actuel. Cette nouvelle détection d’oxygène réalisée grâce à ALMA, un réseau de télescopes situé dans le désert d’Atacama, au Chili, suggère que cette galaxie est bien plus chimiquement évoluée que prévu. Sander Schouws, doctorant à l’Observatoire de Leiden (Pays-Bas) et premier auteur de l’étude dirigée par des chercheurs néerlandais, désormais acceptée pour publication dans The Astrophysical Journal déclare :

C’est comme trouver un adolescent là où l’on ne s’attendrait qu’à voir des bébés. Les résultats montrent que cette galaxie s’est formée très rapidement et évolue tout aussi vite, renforçant un nombre croissant d’indices suggérant que la formation des galaxies se déroule bien plus rapidement que ce que l’on pensait.

Au début de leur vie, les galaxies sont généralement remplies de jeunes étoiles, composées principalement d’éléments légers tels que l’hydrogène et l’hélium. Au fil de leur évolution, ces étoiles produisent des éléments plus lourds, comme l’oxygène, qui se dispersent dans leur galaxie hôte après leur mort. Les chercheurs pensaient qu’à 300 millions d’années, l’Univers était encore trop jeune pour abriter des galaxies riches en éléments lourds. Cependant, les deux études menées avec ALMA indiquent que JADES-GS-z14-0 contient environ 10 fois plus d’éléments lourds que prévu. Stefano Carniani, de la Scuola Normale Superiore de Pise, en Italie, et auteur principal de l’article qui vient d’être accepté pour publication dans Astronomy & Astrophysics déclare :

J‘ai été stupéfait par ces résultats inattendus, car ils ouvrent une nouvelle perspective sur les premières phases de l’évolution des galaxies. La preuve qu’une galaxie est déjà mature dans l’Univers naissant soulève des questions sur le moment et la manière dont les galaxies se sont formées.

La détection de l’oxygène a également permis aux astronomes de rendre leurs mesures de la distance de JADES-GS-z14-0 beaucoup plus précises. « La détection par ALMA offre une mesure extraordinairement précise de la distance de la galaxie, avec une incertitude de seulement 0,005 %. Ce niveau de précision – qui équivaut à une précision de 5 cm sur une distance de 1 km – permet d’affiner notre compréhension des propriétés des galaxies lointaines », ajoute Eleonora Parlanti, doctorante à la Scuola Normale Superiore de Pise et auteur de l’étude Astronomy & Astrophysics. Le professeur associé Rychard Bouwens, membre de l’équipe de l’Observatoire de Leyde explique :

Alors que la galaxie a été initialement découverte avec le James Webb Space Telescop, ALMA a été nécessaire pour confirmer et déterminer avec précision son énorme distance.Cela montre l’étonnante synergie entre ALMA et JWST pour révéler la formation et l’évolution des premières galaxies.

Spectre de l'oxygène dans la galaxie la plus lointaine connue — L’encadré de cette image montre JADES-GS-z14-0 –– la galaxie la plus lointaine connue à ce jour –– telle qu’observée par l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Les deux spectres présentés ici proviennent d’analyses indépendantes des données d’ALMA par deux équipes d’astronomes. Toutes deux ont identifié une raie d’émission de l’oxygène, constituant ainsi la détection d’oxygène la plus lointaine jamais réalisée, à une époque où l’Univers n’avait que 300 millions d’années. Crédit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Carniani et al./S. Schouws et al/JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA

Gergö Popping, astronome de l’ESO au Centre Régional Européen d’ALMA, qui n’a pas participé aux études, déclare :

J’ai été très surpris par cette détection claire de l’oxygène dans JADES-GS-z14-0. Elle suggère que les galaxies peuvent se former plus rapidement après le Big Bang qu’on ne le pensait jusqu’à présent. Ce résultat illustre le rôle important que joue ALMA dans la compréhension des conditions dans lesquelles les premières galaxies de notre univers se sont formées.

Source

L’intégralité du communiqué de presse publié par l’ESO est ici.