Avant les premières observations par James-Webb, les modèles théoriques prédisaient que les premières galaxies devaient être petites, peu massives et avec peu de structure. La réalité s’est avérée tout autre.
«On s’attendait à entrer dans une pouponnière, mais on a trouvé des adolescents», illustre Nathalie Ouellette.
Ces galaxies très jeunes possèdent déjà une masse importante, des trous noirs supermassifs actifs et même des structures complexes rappelant parfois des bras spiraux, poursuit l’astrophysicienne.
Autrement dit, l’Univers semble avoir formé ses premières galaxies beaucoup plus rapidement et efficacement que ce que prévoyaient les modèles. Les scientifiques cherchent maintenant à déterminer si les galaxies observées jusqu’à présent constituent des exceptions ou si cette croissance fulgurante est une caractéristique commune aux premières galaxies de l’Univers.
Rappelons que le télescope James-Webb scrute l’Univers dans l’infrarouge. «Les galaxies de l’Univers primordial étaient très brillantes dans la lumière bleue et même la lumière ultraviolette. Cependant, en raison d’un phénomène appelé “décalage au rouge” causé par l’expansion de l’Univers, la lumière de ces jeunes galaxies est étirée vers le rouge et l’infrarouge rendue à nous. Il faut donc absolument un instrument pour l’infrarouge afin de les étudier», soutient la chercheuse.
Même les galaxies les plus lointaines, qui apparaissent parfois comme de simples points lumineux, livrent aujourd’hui des détails inédits. Dans certaines d’entre elles, les astronomes distinguent déjà des régions de formation stellaire ou les prémices de structures spirales.
Comprendre la vie des galaxies
Comme les étoiles, les galaxies évoluent au fil du temps. Elles naissent à partir d’immenses nuages de gaz qui s’effondrent sous l’effet de la gravité. En se condensant, cette matière peut former des étoiles et des systèmes planétaires. Ces petites galaxies peuvent ensuite fusionner avec d’autres galaxies pour éventuellement devenir les galaxies gigantesques qu’on observe dans l’Univers proche.
Les galaxies spirales, comme la Voie lactée, possèdent généralement un disque aplati où les étoiles orbitent autour d’un trou noir supermassif central. Avec le temps, les interactions et les collisions entre galaxies modifient leur apparence et peuvent les transformer en galaxies elliptiques, plus sphériques et moins structurées.
Les astronomes parviennent également à estimer l’âge d’une galaxie grâce à sa composition. Les galaxies jeunes contiennent beaucoup de gaz et de jeunes étoiles bleues très chaudes. Les plus anciennes, en revanche, sont souvent dominées par des étoiles rouges et disposent de moins de matière pour former de nouvelles étoiles.
Nathalie Ouellette indique qu’on parle parfois de galaxies red and dead: rouges parce qu’elles sont peuplées d’étoiles âgées et «mortes» parce qu’elles ont cessé de produire de nouvelles étoiles.
Une mission qui dépasse toutes les attentes
Au-delà des découvertes scientifiques, le télescope James-Webb impressionne par ses performances techniques. Après des années de délais, le télescope a connu un lancement presque parfait, souligne Nathalie Ouellette.
«Grâce à l’efficacité de la fusée Ariane 5, il a consommé moins de carburant que prévu, ce qui a considérablement prolongé son espérance de vie. Initialement conçue pour durer une dizaine d’années, la mission pourrait finalement s’étendre sur 20 ou 25 ans», précise-t-elle.
Le déploiement complexe du miroir s’est déroulé sans incident et les instruments scientifiques offrent des performances supérieures aux attentes. Plusieurs équipes de recherche ont même cru, lors de la réception des premières données, qu’une erreur s’était glissée dans leurs analyses tant les données étaient nettes et peu parasitées, raconte la chercheuse.
Près de cinq ans après le début des activités scientifiques, le télescope continue de fonctionner de façon remarquable. Pour les spécialistes des galaxies comme Nathalie Ouellette, James-Webb ouvre une fenêtre sans précédent sur les premiers chapitres de l’histoire cosmique.
«Chaque nouvelle observation révèle un Univers plus complexe, plus dynamique et plus surprenant qu’on l’imaginait», s’enthousiasme la scientifique.
