Une équipe internationale dirigée par l'Université de Genève (Unige) a découvert le candidat de la galaxie en spirale le plus éloigné connu à ce jour. Ce système ultra-massive n'existait qu'un milliard d'années après le Big Bang et montre déjà une structure remarquablement mature, avec un vieux renflement central, un grand disque de formation d'étoiles et des bras en spirale bien définis.
La découverte a été faite à l'aide de données du télescope spatial James Webb (JWST) et offre des informations importantes sur la façon dont les galaxies peuvent se former et évoluer si rapidement dans l'univers précoce. L'étude est publiée dans Astronomie et astrophysique.
De grandes galaxies en spirale comme la Voie lactée devraient prendre plusieurs milliards d'années pour se former. Au cours des premiers milliards d'années d'histoire cosmique, les galaxies sont considérées comme petites, chaotiques et irrégulières.
Cependant, le JWST commence à révéler une image très différente. Son imagerie infrarouge profonde découvre des galaxies étonnamment massives et bien structurées à des moments beaucoup plus tôt que prévu – réprimandant les astronomes pour réévaluer comment et quand les galaxies ont pris forme dans l'univers précoce.
Un jumeau laiteux dans l'univers précoce
Parmi ces nouvelles découvertes figure Zhúlóng, le candidat à la galaxie en spirale le plus éloigné identifié à ce jour, vu à un décalage vers le rouge 5.2 – juste 1 milliard d'années après le Big Bang. Malgré cette époque précoce, la galaxie présente une structure étonnamment mature: un vieux renflement central, un grand disque de formation d'étoiles et des bras en spirale – des filières généralement observées dans les galaxies voisines.
« Nous avons nommé ce galaxie Zhúlóng, ce qui signifie » Torch Dragon « dans la mythologie chinoise. Dans le mythe, Zhúlóng est un puissant dragon solaire rouge qui crée jour et nuit en ouvrant et en fermant ses yeux, symbolisant la lumière et la Cosmic Time », a déclaré le Dr Mengyuan Xiao, Postdoctoral Research de The Department of Astronomy of the Faculty of Science of Science of Unige of the Studyl of the Studyl.
« Ce qui fait que Zhúlóng se démarque, c'est à quel point il ressemble à la manière lactée, à la fois en forme, en taille et en masse stellaire », ajoute-t-elle.
Son disque s'étend sur plus de 60 000 années-lumière, comparable à notre propre galaxie, et contient plus de 100 milliards de masses solaires en étoiles. Cela en fait l'un des analogues de la manière laiteuse les plus convaincants jamais trouvés à une époque si tôt, soulevant de nouvelles questions sur la façon dont des galaxies en spirale bien ordonnées pourraient se former si peu de temps après le Big Bang.
Une découverte fortuite
Zhúlóng a été découvert dans l'imagerie profonde de l'Enquête panoramique de JWST (GO-2514), un programme extragalactique de grande région dirigée par Christina Williams (Narsab) et Pascal Oesch (Unige). Panoramic exploite le mode « parallèle pur » unique de JWST – une stratégie efficace pour collecter des images de haute qualité tandis que l'instrument principal de JWST prend des données sur une autre cible.
« Cela permet à JWST de cartographier de grandes zones du ciel, ce qui est essentiel pour découvrir des galaxies massives, car elles sont incroyablement rares », explique le Dr Christina Williams, astronome adjoint chez Noillab et chercheur principal du programme panoramique.
« Cette découverte met en évidence le potentiel de programmes parallèles purs pour découvrir des objets éloignés rares qui, les modèles de formation de galaxies de test de contrainte. »
On pensait auparavant que des structures en spirale prennent des milliards d'années pour se développer, et les galaxies massives ne devaient exister que bien plus tard dans l'univers, car elles se forment généralement après que de petites galaxies aient fusionnées ensemble au fil du temps.
« Cette découverte montre comment JWST change fondamentalement notre vision de l'univers précoce », explique le professeur Pascal Oesch, professeur agrégé au Département d'astronomie de la Faculté des sciences de l'UNIGE et enquêteur co-principale du programme panoramique.
Les observations futures de JWST et d'Atacama Large Millimètre (ALMA) aideront à confirmer ses propriétés et à en révéler plus sur son historique de formation. Alors que les nouvelles enquêtes JWST à grande région se poursuivent, les astronomes s'attendent à trouver plus de telles galaxies – offrant de nouvelles informations sur les processus complexes façonnant des galaxies dans l'univers précoce.
