Le spectrographe de JWST a capté une infime chute dans le spectre d'une galaxie lointaine — deux raies, telles des ombres laissées par du gaz froid. Ce sont les raies du sodium, cette même lumière jaune des lampadaires. Ici, aux confins de l'Univers visible, elles trahissent un souffle paresseux de la galaxie qui restitue sa matière dans l'espace. À peine deux milliards d'années après le Big Bang, époque de formation stellaire intense, les « poumons » cosmiques fonctionnent déjà à plein régime.
Pour observer cette expiration, les astronomes, dirigés par Matteo Sapori, ont utilisé le spectrographe à prisme NIRSpec à bord de James Webb. Dans les archives du télescope, ils ont trouvé 811 galaxies avec un décalage vers le rouge de 3 à 7 et des spectres de qualité acceptable. Chaque spectre — un mélange de lumière d'étoiles et de nébuleuses — a d'abord été nettoyé de la contribution stellaire à l'aide d'un modèle bayésien. Le résidu, telle une trace fraîche sur une vitre embuée, a révélé l'absorption de Na I D — une signature de gaz neutre que les photosphères stellaires ne peuvent produire. La basse résolution ne permettait pas de mesurer la vitesse, mais conservait la largeur équivalente de la raie — la somme de toute la lumière absorbée. Et celle-ci, comme l'ont montré des travaux antérieurs, indique presque toujours que le gaz s'éloigne de la galaxie.
Le résultat est intrigant. Sur les 811, seulement 20 galaxies ont montré un signal Na I D certain, mais corrélé à la masse et à la poussière. Chez les poussiéreuses et celles qui forment activement des étoiles, ainsi que chez les géantes ayant presque cessé la formation stellaire — chez elles, l'expiration est particulièrement nette. Les largeurs équivalentes atteignent 16 Å. Les estimations du taux d'écoulement, bien que prudentes, dressent un tableau impressionnant : de 4 à 12 masses solaires par an. Pour un tiers de cet échantillon « en or », le gaz est emporté plus vite qu'il ne se transforme en nouvelles étoiles. Le vent neutre peut vider le réservoir de gaz froid et stopper la formation stellaire — peut-être en deux actes. D'abord une puissante éjection des étoiles massives, puis une plus faible mais persistante, peut-être du noyau actif de galaxie, achève le nettoyage.
La perspective est fascinante. La spectroscopie à haute résolution sur JWST permettra pour la première fois de mesurer directement les vitesses de ces vents et de cartographier les régions d'écoulement. Les modèles numériques suivront le chemin du gaz éjecté jusqu'aux confins — dans le milieu circumgalactique et l'espace intergalactique. Alors nous apprendrons peut-être comment les galaxies primordiales expiraient les métaux, fertilisant les générations futures d'étoiles. Deux minuscules raies du sodium racontent l'histoire des souffles galactiques — la respiration froide de l'Univers jeune que nous commençons tout juste à entendre.
Le doublet Na I D, ce sont ces mêmes raies du sodium qui donnent leur lumière jaune aux lampadaires. Dans les galaxies, elles deviennent un indicateur de gaz froid, caché des ultraviolets derrière des écrans de poussière.