Dans 1433 paires de galaxies dispersées dans le ciel, les astronomes ont remarqué un motif inhabituel. Les voisines situées « au-dessus » ou « en dessous » d'un système stellaire massif contiennent jusqu'à un quart d'oxygène de plus que celles qui se trouvent dans le plan de son disque. Voilà à quoi ressemble la pollinisation croisée cosmique : le transfert directionnel d'éléments lourds, forgés au cœur des étoiles, d'une galaxie à une autre.
Pour capter ce signal, l'équipe s'est tournée vers les spectres (décompositions de la lumière en couleurs) collectés par l'instrument DESI sur le télescope Mayall. Grâce aux raies de l'oxygène dans le domaine optique, ils ont calculé la métallicité en phase gazeuse (la proportion d'éléments lourds dans le gaz). Le décalage vers le rouge (l'étirement de la lumière dû à l'expansion de l'Univers), décrit par la loi de Hubble et découvert par Edwin Hubble, a fourni les distances et les vitesses. L'orientation du disque de chaque galaxie a été reconstituée à partir d'images photométriques, et l'angle entre le grand axe et la direction vers la voisine a déterminé la géométrie de la paire. Les statistiques ont confirmé l'intuition.
Les données ont été comparées à la simulation cosmologique IllustrisTNG, qui suit le destin de la matière baryonique. Le modèle reproduit qualitativement le transfert anisotrope, mais prédit un gradient plus doux. Cela indique que les écoulements réels sont plus focalisés qu'on ne le pensait. La physique sous-maille de la rétroaction nécessite un calibrage.
Ce travail apporte pour la première fois une confirmation observationnelle directe que l'évolution galactique n'est pas confinée à des « îles » isolées. Les éléments lourds voyagent de la source vers la voisine, modifiant sa biographie chimique. Comme la pollinisation croisée relie les plantes à fleurs, la rétroaction stellaire tisse les destins des galaxies en un réseau commun.
Un excès de métallicité de 24 % équivaut à ce que la galaxie voisine « vieillisse » soudainement de plusieurs centaines de millions d'années d'évolution, recevant une dose d'éléments lourds prêts à l'emploi. L'oxygène que nous mesurons est la « cendre » d'étoiles massives éteintes ; dans chacune de ces galaxies voisines, il y en a plusieurs millions de masses solaires de plus que chez les isolées de même masse.
L'idée de vents galactiques transportant des éléments chimiques évoque la « panspermie » à l'échelle cosmique — sauf qu'ici, ce ne sont pas des formes de vie qui se propagent, mais les briques de construction des planètes et des futures biosphères. Dans le roman « Un feu sur l'abîme » de Vernor Vinge, les civilisations échangent des informations via un réseau galactique ; ici, ce sont les galaxies elles-mêmes qui échangent de la matière, créant les conditions d'une évolution chimique.