Une rue où l'on vient de construire des maisons. Certaines brillent de fenêtres propres, d'autres sont couvertes de poussière de chantier. C'est à peu près à cela que ressemblaient les galaxies lorsque l'Univers n'avait que quelques centaines de millions d'années. Le nouveau télescope James Webb a plongé dans cette époque et a vu des dizaines d'îles stellaires brillantes. Ce qui a surpris, ce n'est pas leur nombre, mais à quel point elles étaient différentes.
Certaines galaxies brillaient d'une lumière bleue pure – elles ne contenaient presque pas de poussière. D'autres, au contraire, se cachaient derrière un voile dense et semblaient rougeâtres. Les astronomes les ont appelées « monstres rouges ». L'explication se trouve dans la façon dont la lumière des jeunes étoiles interagit avec la poussière. Lorsque les étoiles s'allument trop intensément, leur rayonnement commence à exercer une pression sur les grains de poussière et à les repousser. Comme un vent fort qui chasse la poussière d'un rebord de fenêtre. Ce « vent » emporte la poussière vers les confins de la galaxie, qui devient alors transparente – de rouge, elle vire au bleu.
Les scientifiques ont construit un modèle qui explique ce changement d'apparence. Dans ce modèle, une galaxie accumule d'abord du gaz et de la poussière, des étoiles s'y allument, et elle devient un « monstre rouge ». Mais dès que le rayonnement prend de la vigueur, il balaie la région centrale. La galaxie apparaît alors comme un « monstre bleu » – brillante et presque exempte de poussière. En regardant une galaxie rouge, nous voyons peut-être une période de croissance rapide. Elle n'a pas encore eu le temps de « s'aérer ».
Récemment, les astronomes ont confirmé que l'une de ces galaxies rouges, EGS-z11-R0, se trouve justement dans cette phase. Son âge n'est que de 400 millions d'années après le Big Bang. En revanche, les galaxies très compactes ne rentrent pas dans ce schéma : peut-être que leur lumière ne provient pas d'étoiles, mais d'un trou noir supermassif en leur centre. De futures observations aideront à résoudre cette énigme et à compléter l'histoire des premières galaxies. Ainsi, la rue des constructions neuves gagne peu à peu en propreté, et nous voyons la poussière céder la place à la lumière.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2605.22914
The discovery of numerous luminous, super-early galaxies at $$z>10$$ by JWST has revealed a striking diversity in their ultraviolet (UV) properties, ranging from extremely blue, dust-poor systems to a smaller population of significantly reddened sources. We investigate the physical origin of this diversity within the framework of the Attenuation-Free Model (AFM), in which radiation-driven outflows redistribute dust to large galactic radii, reducing the effective attenuation. Applying the model to a sample of 32 spectroscopically confirmed super-early galaxies, we derive their key physical properties, including halo mass, star formation efficiency, metallicity, and outflow extent. We find that these systems reside in massive halos ($$\log M/M_\odot \sim 10.7$$) and exhibit moderate ($$0.01 \lesssim \epsilon_* \lesssim 0.05$$) star formation efficiencies, while frequently reaching super-Eddington conditions that trigger powerful outflows. Within this framework, we propose an evolutionary sequence in which galaxies transition from a dust-obscured ``Red Monster'' phase to a UV-bright ``Blue Monster'' phase as outflows clear their central regions. The recently confirmed red galaxy EGS-z11-R0 at $$z=11.45$$ is naturally interpreted as a system observed during this obscured phase. Compact ($$r_e \lesssim 150$$ pc) sources are instead difficult to reconcile within AFM; we speculate that their emission is dominated by an AGN. Our results provide a unified interpretation of super-early galaxy properties and highlight the key role of radiation-driven outflows in shaping galaxy evolution at cosmic dawn. Future observations with JWST and ALMA will be essential to test these predictions and further constrain the nature of the earliest galaxies.
La lumière de la plus lointaine de ces galaxies a mis 13,4 milliards d'années à nous parvenir – presque autant que l'âge de l'Univers lui-même.
Dans le roman « La Lumière des étoiles lointaines », on décrit d'anciennes civilisations qui utilisaient le rayonnement pour nettoyer leurs galaxies de la poussière, afin d'être visibles à travers tout l'Univers.