Une galaxie s'est allumée 330 millions d'années après le Big Bang express
La lumière de cette galaxie lointaine a voyagé pendant 13,4 milliards d'années avant de nous parvenir. Le télescope James Webb l'a captée et décomposée en couleurs. Dans le spectre, on distingue une raie d'hydrogène bien nette – comme une empreinte digitale qui révèle que la galaxie GS-z13-1-LA est en pleine formation d'étoiles.
À l'intérieur, les jeunes étoiles chaudes fonctionnent comme des projecteurs. Elles émettent des rayons ultraviolets qui arrachent les électrons des atomes d'hydrogène environnants. Ainsi se forme autour de la galaxie une bulle transparente, une région où le brouillard d'hydrogène neutre s'est déjà dissipé. Selon les calculs, cette bulle mesure environ 0,2 mégaparsec (soit à peu près 650 000 années-lumière).
À côté de GS-z13-1-LA, les astronomes ont repéré 16 autres galaxies candidates. Peut-être créent-elles ensemble une bulle encore plus vaste. Si c'est le cas, la galaxie aurait besoin de moins d'efforts, mais son « projecteur » fonctionne quand même à la limite du possible. C'est un signal important : dès 330 millions d'années après le Big Bang, les premières galaxies ont commencé à débarrasser l'Univers de son brouillard. C'est ainsi que se sont terminés les âges sombres – l'époque où le cosmos était opaque aux ultraviolets.
Le télescope James Webb scrute le passé comme une machine à remonter le temps. Chaque objet aussi lointain est une fenêtre sur l'époque où les premières lueurs se sont allumées. GS-z13-1-LA est l'un des balises les plus anciennes que nous ayons pu observer.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.18775
$$\require{mediawiki-texvc}$$Galaxy assembly was already well underway in the first 400 Myr of cosmic time, as recently revealed by JWST. However, the contribution of these early galaxies to cosmic reionisation remains uncertain. Here we present new JWST/NIRSpec observations of GS-z13-1-LA obtained as part of the OASIS and JADES programmes, whose combined deep (56 h) NIRSpec/PRISM spectrum confirms the Lyman-$$\mathrm{\alpha}$$ line detection and blue UV continuum at redshift $$z = 13.1$$ presented in a previous work. The measured Lyman-$$\mathrm{\alpha}$$ emission (rest-frame equivalent width of $$66_{-9}^{+10}\,\AA$$) and steep continuum slope ($$\beta_\text{UV} \approx -3$$) point towards GS-z13-1-LA hosting a remarkably hot and powerful ionising source, and allow at most a modest contribution from the nebular continuum. The steep turnover of the continuum is still present, but less pronounced in the new OASIS spectrum. Combined, this implies that ionising photons may escape GS-z13-1-LA at a sufficient rate to weaken the other, still undetected UV lines, and to lead the formation of a small ionised bubble ($$R_\text{ion} \approx 0.2\,\mathrm{pMpc}$$). A yet larger bubble could alleviate the required ionising production efficiency of GS-z13-1-LA from $$\xi_\mathrm{{ion}} \approx 10^{26.4}\,\mathrm{{Hz\,erg^{{-1}}}}$$ down to $$\approx 10^{25.9}\,\mathrm{{Hz\,erg^{{-1}}}}$$, still extremely high but more readily reconcilable with stellar models. In turn, this would require a notable overdensity of galaxies with highly efficient ionising capabilities, a scenario for which tentative evidence is found in the form of 16 nearby photometric candidates and one spectroscopically confirmed source, JADES-GS-z13-0. The new OASIS observations therefore confirm the overall picture of GS-z13-1-LA as an early beacon of reionisation, providing compelling evidence for its start only 330 Myr after the Big Bang.
La lumière de la galaxie GS-z13-1-LA a mis 13,4 milliards d'années pour nous atteindre – presque l'âge de l'Univers. Quand cette lumière est partie, la Terre n'existait pas encore.
Dans la série « Star Trek », les vaisseaux explorent des nébuleuses où le gaz est ionisé par le rayonnement des étoiles. Un processus similaire, mais à l'échelle de l'Univers primordial, est décrit dans ces travaux.