Alaknanda: JWST discovers massive grand-design spiral galaxy from the universe's infancy
Alaknanda : Le JWST découvre une galaxie spirale massive et complexe datant des premiers temps de l’Univers
Par l’Institut Tata de recherche fondamentale
Édité par Sadie Harley, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction : La galaxie spirale Alaknanda (encart), récemment découverte, observée dans les bandes de longueur d’onde plus courtes du JWST. Plusieurs galaxies brillantes de l’amas Abell 2744, situé au premier plan, sont également visibles. Crédit : NASA/ESA/CSA, I. Labbe/R.Bezanson/Alyssa Pagan (STScI), Rashi Jain/Yogesh Wadadekar (NCRA-TIFR)
Une galaxie spirale, semblable à notre Voie lactée, a été découverte à une époque où les astronomes pensaient que de telles galaxies bien formées ne pouvaient pas encore exister. Deux astronomes indiens ont identifié une galaxie remarquablement mature seulement 1,5 milliard d’années après le Big Bang — une découverte qui remet en question notre compréhension de la formation et de l’évolution des galaxies.
Le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA est un instrument puissant capable de détecter la lumière extrêmement faible de l'Univers primordial. Grâce au JWST, les chercheurs Rashi Jain et Yogesh Wadadekar ont repéré une galaxie remarquablement semblable à notre Voie lactée. Pourtant, ce système s'est formé alors que le cosmos n'avait que 1,5 milliard d'années, soit environ un dixième de son âge actuel.
Ils l'ont nommée Alaknanda, d'après la rivière himalayenne qui est l'un des affluents du Gange, avec la Mandakini – qui est, de façon symbolique, le nom hindi de la Voie lactée.
Cette découverte, réalisée au Centre national de radioastrophysique de l'Institut Tata de recherche fondamentale (NCRA-TIFR) à Pune, en Inde, a été publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics.
Pourquoi est-ce surprenant ?
On pensait que les galaxies spirales classiques comme la nôtre – avec deux bras distincts et symétriques (appelées « spirales à grand plan ») – mettaient des milliards d'années à se former. L'opinion dominante était que les galaxies primordiales devaient apparaître irrégulières et désordonnées, encore en plein processus d'assemblage chaotique, plutôt que stabilisées en spirales gracieuses comme celles que l'on observe si souvent dans l'univers proche.
La formation d'une grande spirale exige du temps : le gaz doit affluer régulièrement depuis l'espace environnant (phénomène appelé « accrétion de gaz »), se déposer dans un disque en rotation, puis des ondes lentes (« ondes de densité ») peuvent perturber ce disque et sculpter les bras spiraux. Enfin, l'ensemble du système doit rester à l'abri de violentes collisions avec d'autres galaxies.
Panneau de gauche : Image d'Alaknanda dans son référentiel propre, à travers des filtres ultraviolets proches. Les régions de formation d'étoiles dans les bras spiraux forment un motif en chapelet, caractéristique de l'émission UV des étoiles massives dans ces régions. Panneau de droite : Alaknanda observée dans son référentiel propre, à travers des filtres optiques. Les bras spiraux sont moins visibles et le disque sous-jacent apparaît clairement. Crédit : NASA/CSA/ESA, Rashi Jain (NCRA-TIFR)
Alaknanda déjoue ces prédictions. Elle possède déjà deux bras spiraux imposants enroulés autour d'une région centrale brillante et arrondie (le « bulbe » de la galaxie), s'étendant sur environ 30 000 années-lumière de diamètre. Plus impressionnant encore, elle produit chaque année de nouvelles étoiles, dont la masse combinée équivaut approximativement à 60 fois celle du Soleil.
Ce rythme est environ 20 fois supérieur à celui de la Voie lactée actuelle ! Près de la moitié des étoiles d'Alaknanda semblent s'être formées en seulement 200 millions d'années, un laps de temps infime à l'échelle cosmique.
« Alaknanda présente la maturité structurelle que l'on associe à des galaxies bien plus anciennes », explique Rashi Jain, auteure principale de l'étude.
Ce taux est environ 20 fois supérieur à celui de la Voie lactée actuelle ! Près de la moitié des étoiles d'Alaknanda semblent s'être formées en seulement 200 millions d'années, un laps de temps infime à l'échelle cosmique.
« Alaknanda présente la maturité structurelle que l'on associe à des galaxies des milliards d'années plus anciennes », explique Rashi Jain, auteure principale de l'étude.
« La découverte d'un disque spiral aussi bien organisé à cette époque nous indique que les processus physiques à l'origine de la formation des galaxies — accrétion de gaz, sédimentation du disque et, possiblement, développement d'ondes de densité spirales — peuvent être bien plus efficaces que ne le prévoient les modèles actuels. Cela nous oblige à repenser notre cadre théorique. »
Une loupe cosmique
Alaknanda se situe en direction d'un amas de galaxies massif appelé Abell 2744, également connu sous le nom d'amas de Pandore. L'immense gravité de cet amas courbe et amplifie la lumière des objets cosmiques lointains situés en arrière-plan, à la manière d'une loupe. Appelé effet de lentille gravitationnelle, ce phénomène a doublé la luminosité d'Alaknanda, permettant au JWST de capturer sa structure spirale avec une précision stupéfiante.
Jain et Wadadekar ont analysé des images de la galaxie prises par le JWST à travers pas moins de 21 filtres différents, chacun révélant une partie distincte de sa lumière. Cette mine de données – issues des relevés UNCOVER et MegaScience du JWST – leur a permis d'estimer avec une précision remarquable la distance de la galaxie, sa teneur en poussière, le nombre d'étoiles qu'elle contient et la vitesse de formation de nouvelles étoiles au fil du temps.
Redéfinir la chronologie cosmique
Cette découverte vient s'ajouter à un ensemble croissant de preuves apportées par le JWST, indiquant que l'Univers primordial était bien plus mature que les astronomes ne le pensaient. Plusieurs galaxies en forme de disque ont depuis été découvertes à des distances tout aussi vastes, mais Alaknanda se distingue comme l'un des exemples les plus clairs d'une spirale « à grande échelle » (une galaxie à deux bras symétriques et proéminents) à une époque aussi reculée.
« Alaknanda révèle que l'Univers primordial était capable d'un assemblage de galaxies bien plus rapide que prévu », explique Yogesh Wadadekar, co-auteur de l'étude.
« D'une manière ou d'une autre, cette galaxie a réussi à rassembler dix milliards de masses solaires d'étoiles et à les organiser en un magnifique disque spiral en seulement quelques centaines de millions d'années. C'est extraordinairement rapide à l'échelle cosmique, et cela oblige les astronomes à repenser la formation des galaxies. »
Les scientifiques vont maintenant débattre de l'origine des bras spiraux d'Alaknanda. Une hypothèse est que la galaxie a crû progressivement en attirant des flux de gaz froid, permettant ainsi aux ondes de densité de sculpter naturellement des motifs spiraux. Une autre possibilité est qu'une interaction gravitationnelle avec une galaxie compagne plus petite ait déclenché la formation des bras, bien que ces spirales induites par les forces de marée aient tendance à disparaître rapidement.
De futures observations réalisées avec les instruments spectroscopiques du JWST ou le télescope ALMA (Atacama Large Millimeter Array) au Chili pourraient mesurer la vitesse de rotation de la galaxie et déterminer si son disque se déplace de manière ordonnée (dynamiquement « froid ») ou plus turbulente (dynamiquement « chaud »), permettant ainsi de distinguer ces deux scénarios.
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Quelles sont les implications pour nous ?
Cette découverte est bien plus qu’une simple image du passé lointain. Elle oblige les astronomes à reconsidérer la chronologie cosmique : l’histoire de la formation des étoiles, des galaxies et, finalement, des planètes comme la Terre. Si les galaxies pouvaient mûrir aussi rapidement, l'Univers primordial était un lieu bien plus dynamique et fertile que nous ne l'imaginions, et les conditions nécessaires à la formation de mondes comme le nôtre pourraient être apparues plus tôt qu'on ne le pensait.
À mesure que le JWST continue d'explorer les profondeurs de l'espace et du temps, d'autres galaxies semblables à Alaknanda seront certainement découvertes, chacune apportant un nouvel indice sur le développement étonnamment rapide de l'Univers à ses débuts.
L'Univers primordial était bien plus capable de construire des structures complexes et stables qu'on ne le croyait auparavant, et Alaknanda en est une preuve convaincante : il s'agit de la galaxie spirale à disque dominant la plus éloignée jamais découverte.
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RESUME
Alaknanda : Le JWST découvre une galaxie spirale massive et bien formée, vestige des premiers temps de l’Univers
Alaknanda, une galaxie spirale massive et bien formée, a été identifiée seulement 1,5 milliard d’années après le Big Bang, remettant en question les modèles actuels qui prévoient que de telles structures nécessitent un temps de formation beaucoup plus long. Ses bras spiraux matures, sa formation stellaire rapide et sa masse stellaire importante suggèrent que l’assemblage des galaxies et l’organisation de leur disque se sont produits bien plus tôt et plus efficacement qu’on ne le pensait.
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COMMENTAIRES
Ce n ezst pas le npreùier article signalant que le JW trouve des choses si bien structurées et trés anciennes ! Combien de temps faudra t il pour reconnaitre l incertitude des mesures de distances et de temps cosmologiques ????!!!!
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More information: Rashi Jain et al, A grand-design spiral galaxy 1.5 billion years after the Big Bang with JWST, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202451689
Journal information: Astronomy & Astrophysics
Provided by Tata Institute of Fundamental Research
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