Si vous allumez une lampe dans une pièce, elle éclaire les murs. Mais si vous placez la même lampe dans une immense salle, la lumière atteint à peine les coins. De la même manière, le rayonnement des jeunes étoiles agit sur le gaz d'une galaxie : il arrache des électrons aux atomes d'hydrogène, faisant briller le gaz. Les astronomes appellent cela « ionisation », et la force de cet effet, le paramètre d'ionisation.

Avant le lancement du James Webb, ce paramètre ne pouvait pas être mesuré dans les galaxies très lointaines — celles que nous voyons telles qu'elles étaient quelques centaines de millions d'années après le Big Bang. Grâce aux spectres de 434 galaxies avec un décalage vers le rouge de 3 à 9, les scientifiques ont maintenant retracé pour la première fois l'évolution du paramètre d'ionisation sur 13 milliards d'années. Ils ont comparé les objets lointains avec des plus proches, étudiés auparavant, et ont découvert une tendance claire : plus le décalage vers le rouge est élevé (c'est-à-dire plus on remonte dans le passé), plus le rayonnement stellaire excite le gaz.

Mais le plus intéressant, c'est que cette relation s'est avérée plus forte que ce que les modèles simples prédisaient. Même en tenant compte de la masse de la galaxie et du taux de formation d'étoiles, le paramètre d'ionisation reste plus élevé aux grands décalages vers le rouge. Les auteurs de l'étude proposent une explication élégante : les galaxies primitives étaient plus petites. Si le volume de la région occupée par le gaz est à peu près proportionnel au volume total de la galaxie, alors dans un système compact, la lumière des étoiles atteint plus rapidement les frontières et ionise le gaz plus efficacement. C'est comme la même lampe dans une petite pièce — elle éclaire tout autour beaucoup plus vivement que dans une salle spacieuse.