Une galaxie géante dans l'univers jeune express
Au télescope, on voit une galaxie qui ressemble à une immense toupie lumineuse. Son disque s'étend sur trente mille années-lumière — un tiers du diamètre de notre Voie lactée. Mais le plus surprenant : cette toupie existait déjà deux milliards d'années après la naissance de l'univers. On pensait que de si grandes et ordonnées systèmes stellaires mettaient beaucoup plus de temps à se former.
Les astronomes ont pointé vers elle deux instruments puissants : le télescope spatial James Webb et le réseau de radiotélescopes ALMA, dans le désert chilien. Grâce au rayonnement du carbone ionisé, ils ont mesuré la vitesse de rotation du gaz dans différentes parties du disque. Les régions externes se déplacent à cinq cent trente kilomètres par seconde — comme si, en une seconde, le gaz parcourait la distance entre Paris et Lyon. Une telle vitesse indique qu'un immense halo de matière noire invisible maintient la galaxie ensemble. Elle y est environ deux fois et demie plus abondante que la matière ordinaire — étoiles et gaz.
On pensait auparavant que ces géantes croissaient lentement, sur des milliards d'années, en attirant progressivement le gaz environnant. Mais ADF22.1, déjà à un âge précoce, avait atteint la taille et la vitesse de rotation des galaxies spirales les plus massives de l'univers actuel. Cela signifie que le mécanisme qui freine la croissance des galaxies — les éjections d'énergie du trou noir supermassif en leur centre — fonctionnait mal chez cette galaxie. Le gaz continuait de s'accumuler tranquillement sur le disque, qui grossissait à vue d'œil.
Que deviendra cette toupie ? En la comparant aux galaxies voisines actuelles, les astronomes supposent qu'après des milliards d'années, elle se transformera en galaxie elliptique — une « boule » d'étoiles massive sans bras spiraux. Peut-être l'une de ces galaxies elliptiques géantes que nous voyons autour de nous est-elle ADF22.1 devenue adulte.
La vitesse de rotation du gaz dans ADF22.1 — 530 km/s — est plus rapide qu'une balle de fusil (environ 800 m/s) et une fois et demie plus rapide que la vitesse du son dans l'air.
L'idée que des galaxies géantes aient pu se former très rapidement évoque des intrigues de science-fiction où des civilisations découvrent des mondes déjà mûrs dans l'univers primordial — par exemple, dans la série « Stargate Universe », le vaisseau « Destiny » trouve d'anciennes galaxies remplies d'étoiles formées.