Une ville où les lampadaires brillent, mais où leur lumière n'est pas diffusée par le brouillard : elle monte vers le ciel presque entièrement. Voilà à quoi ressemble la galaxie U37126, que les astronomes ont repérée dans l'Univers primordial grâce au télescope spatial James Webb. Sa lumière a voyagé pendant plus de 13 milliards d'années pour nous parvenir.
Dans les galaxies ordinaires, les jeunes étoiles chaudes sont entourées de beaucoup de gaz. Ce gaz brille lorsqu'il est chauffé par les étoiles, mais il absorbe aussi une partie du rayonnement ultraviolet. Or, dans U37126, les astronomes n'ont pas vu la lueur attendue du gaz. En revanche, la lumière stellaire elle-même était très brillante et très bleue. Cela signifie que la galaxie est presque dépourvue de « brouillard » gazeux — il a été soufflé vers l'extérieur par le rayonnement intense et le vent des étoiles massives.
Une telle galaxie « nue » laisse s'échapper plus de 86 % de sa lumière ultraviolette. En comparaison, dans les galaxies typiques, cette proportion est souvent inférieure à 10 %. C'est précisément cette lumière qui, dans l'Univers primordial, réchauffait et ionisait l'hydrogène intergalactique, rendant le cosmos transparent. Même si de telles galaxies étaient peu nombreuses — seulement quelques pour cent de toutes les galaxies — elles auraient pu fournir la moitié, voire la totalité, de la lumière nécessaire.
Les astronomes ont construit un modèle de la population stellaire de U37126. Il en ressort que la galaxie contient des étoiles très jeunes et très massives, et que le rythme de formation stellaire est énorme : environ 10 masses solaires par an. La galaxie elle-même étant minuscule, la densité d'étoiles et la vitesse de leur naissance par unité de surface sont parmi les plus élevées connues. Il semble que le gaz au centre de la galaxie se soit rapidement transformé en étoiles, puis que le rayonnement intense ait balayé le gaz restant vers l'extérieur. C'est ainsi qu'est apparue une « île stellaire nue », dont la lumière s'échappe sans entrave dans l'espace.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2602.02322
We present very deep (~11h) JWST/MIRI low-resolution spectroscopy of the rest-frame optical emission of U37126, a UV-bright (M_UV ~ -20), mildly lensed ($$\mu\simeq 2.2$$) galaxy at z=10.255. The continuum emission is well detected in both NIRSpec and MIRI spectra, yet no nebular recombination or metal emission lines are observed (EW(Hbeta+[OIII])<300A and EW(Halpha)<400A, at 3sigma). Combined with the exceptionally blue UV continuum slope, beta_UV ~ -2.9, and weak/flat Balmer break, these constraints indicate a stellar population dominated by very young and massive stars with a strongly suppressed nebular contribution. Comparisons with synthetic stellar population models indicate that U37126 requires both a very high ionizing photon production efficiency, log(Xi_ion / Hz erg^-1) ~ 25.75, and a nearly unit LyC escape fraction, of fesc>86% (3sigma) based on Halpha flux limit and fesc=0.94+/-0.06 derived independently from SED fitting. The best-fit SED yields a (de-lensed) stellar mass of Mstar ~ 10^7.8 Msun and a star-formation rate of SFR~10Msun/yr (sSFR~160 Gyr^-1), that along with its very compact size, reff~61pc, yields very high stellar mass and star-formation-rate surface densities, Sigma_M ~ 3x10^3 Msun/pc^2 and Sigma_SFR ~ 400 Msun/yr/kpc^2. Together with the lack of detectable nebular emission, these properties suggest that U37126 is undergoing an ``ISM-naked'' starburst phase, possibly driven by an extremely efficient gas-to-star conversion followed by strong feedback that has cleared the remaining gas from its stellar core, allowing most LyC photons to escape. Finally, we show that even a small fraction of galaxies like U37126 (~ 3%-6%), with extreme LyC production and escape, could contribute disproportionately (~ 50%-100%) to the ionizing photon budget during cosmic reionization.
La lumière de U37126 a mis 13,1 milliards d'années à nous parvenir — presque l'âge de l'Univers. Nous voyons cette galaxie telle qu'elle était seulement 400 millions d'années après le Big Bang.