Communiqué de presse

De l'oxygène découvert dans la galaxie la plus lointaine connue à ce jour

20 mars 2025

Deux équipes différentes d'astronomes ont détecté de l'oxygène dans la galaxie la plus lointaine connue à ce jour, JADES-GS-z14-0. Cette découverte, rapportée dans deux études distinctes, a été rendue possible grâce à l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dont l'Observatoire Européen Austral (ESO) est partenaire. Cette détection record amène les astronomes à reconsidérer la rapidité avec laquelle les galaxies se sont formées au début de l'Univers.

Découverte l’année dernière, JADES-GS-z14-0 est la galaxie confirmée la plus distante jamais observée. Elle est si éloignée que sa lumière a mis 13,4 milliards d’années pour nous parvenir, ce qui signifie que nous la voyons telle qu’elle était lorsque l’Univers avait moins de 300 millions d’années, soit environ 2 % de son âge actuel. Cette nouvelle détection d’oxygène réalisée grâce à ALMA, un réseau de télescopes situé dans le désert d’Atacama, au Chili, suggère que cette galaxie est bien plus chimiquement évoluée que prévu.

« C’est comme trouver un adolescent là où l’on ne s’attendrait qu’à voir des bébés », déclare Sander Schouws, doctorant à l’Observatoire de Leiden (Pays-Bas) et premier auteur de l’étude dirigée par des chercheurs néerlandais, désormais acceptée pour publication dans The Astrophysical Journal.« Les résultats montrent que cette galaxie s’est formée très rapidement et évolue tout aussi vite, renforçant un nombre croissant d’indices suggérant que la formation des galaxies se déroule bien plus rapidement que ce que l’on pensait. »

Au début de leur vie, les galaxies sont généralement remplies de jeunes étoiles, composées principalement d'éléments légers tels que l'hydrogène et l'hélium. Au fil de leur évolution, ces étoiles produisent des éléments plus lourds, comme l’oxygène, qui se dispersent dans leur galaxie hôte après leur mort. Les chercheurs pensaient qu’à 300 millions d’années, l’Univers était encore trop jeune pour abriter des galaxies riches en éléments lourds. Cependant, les deux études menées avec ALMA indiquent que JADES-GS-z14-0 contient environ 10 fois plus d’éléments lourds que prévu.

« J'ai été stupéfait par ces résultats inattendus, car ils ouvrent une nouvelle perspective sur les premières phases de l'évolution des galaxies », déclare Stefano Carniani, de la Scuola Normale Superiore de Pise, en Italie, et auteur principal de l'article qui vient d'être accepté pour publication dans Astronomy & Astrophysics. « La preuve qu'une galaxie est déjà mature dans l'Univers naissant soulève des questions sur le moment et la manière dont les galaxies se sont formées.»

La détection de l'oxygène a également permis aux astronomes de rendre leurs mesures de la distance de JADES-GS-z14-0 beaucoup plus précises. « La détection par ALMA offre une mesure extraordinairement précise de la distance de la galaxie, avec une incertitude de seulement 0,005 %. Ce niveau de précision - qui équivaut à une précision de 5 cm sur une distance de 1 km - permet d'affiner notre compréhension des propriétés des galaxies lointaines », ajoute Eleonora Parlanti, doctorante à la Scuola Normale Superiore de Pise et auteur de l'étude Astronomy & Astrophysics [1].

« Alors que la galaxie a été initialement découverte avec le James Webb Space Telescop, ALMA a été nécessaire pour confirmer et déterminer avec précision son énorme distance » [2], explique le professeur associé Rychard Bouwens, membre de l'équipe de l'Observatoire de Leyde. « Cela montre l'étonnante synergie entre ALMA et JWST pour révéler la formation et l'évolution des premières galaxies ».

Gergö Popping, astronome de l'ESO au Centre Régional Européen d'ALMA, qui n'a pas participé aux études, déclare : « J'ai été très surpris par cette détection claire de l'oxygène dans JADES-GS-z14-0. Elle suggère que les galaxies peuvent se former plus rapidement après le Big Bang qu'on ne le pensait jusqu'à présent. Ce résultat illustre le rôle important que joue ALMA dans la compréhension des conditions dans lesquelles les premières galaxies de notre univers se sont formées. »

Notes

[1] Les astronomes utilisent une mesure connue sous le nom de redshift (décalage vers le rouge) pour déterminer la distance d'objets extrêmement éloignés. Les mesures précédentes indiquaient que la galaxie JADES-GS-z-14-0 se trouvait à un redshift compris entre 14,12 et 14,4. Grâce à leurs détections d'oxygène, les deux équipes ont maintenant réduit ce décalage vers 14,18.

[2] Le télescope spatial James Webb est un projet commun de la NASA, de l'Agence sptiale européenne (ESA) et de l'Agence spatiale canadienne (ASC).

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans deux articles à paraître dans Astronomy & Astrophysics (https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202452451) et The Astrophysical Journal.

Les équipes sont composées de :

Pour l'article d'Astronomy & Astrophysics piloté par les Italiens : Stefano Carniani (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italy [SNS]), Francesco D’Eugenio (Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Cambridge, UK [CAM-KIC]; Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Cambridge, UK [CAM-CavL] and INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Milano, Italy), Xihan Ji (CAM-KIC and CAM-CavL), Eleonora Parlanti (SNS), Jan Scholtz (CAM-KIC and CAM-CavL), Fengwu Sun (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]), Giacomo Venturi (SNS), Tom J. L. C. Bakx (Department of Space, Earth, & Environment, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden), Mirko Curti (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany), Roberto Maiolino (CAM-KIC, CAM-CavL and Department of Physics and Astronomy, University College London, London, UK [UCL]), Sandro Tacchella (CAM-KIC and CAM-CavL), Jorge A. Zavala (National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo, Japan), Kevin Hainline (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, USA [UArizona-SO]), Joris Witstok (Cosmic Dawn Center, Copenhagen, Denmark [DAWN] and CAM-CavL), Benjamin D. Johnson [CfA], Stacey Alberts [UArizona-SO], Andrew J. Bunker (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK [Oxford]), Stéphane Charlot (Sorbonne Université, CNRS, Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, France), Daniel J. Eisenstein (CfA), Jakob M. Helton (UArizona-SO), Peter Jakobsen (DAWN and Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Copenhagen, Denmark), Nimisha Kumari (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), Brant Robertson (Department of Astronomy and Astrophysics University of California, Santa Cruz, USA), Aayush Saxena (Oxford and UCL), Hannah Übler (CAM-KIC and CAM-CavL), Christina C. Williams (NSF NOIRLab, Tucson, USA), Christopher N. A. Willmer (UArizona-SO) and Chris Willott (NRC Herzberg, Victoria, Canada).

Pour l'article dans The Astrophysical Journal piloté par les Néerlandais : Sander Schouws (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, the Netherlands [Leiden]), Rychard J. Bouwens (Leiden), Katherine Ormerod (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, United Kingdom [LJMU]), Renske Smit (LJMU), Hiddo Algera (Hiroshima Astrophysical Science Center, Hiroshima University, Hiroshima, Japan and National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo, Japan), Laura Sommovigo (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, USA), Jacqueline Hodge (Leiden), Andrea Ferrara (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italy), Pascal A. Oesch (Département d’Astronomie, Université de Genève, Versoix, Switzerland; Cosmic Dawn Center, Copenhagen, Denmark and Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Copenhagen, Denmark), Lucie E. Rowland (Leiden), Ivana van Leeuwen (Leiden), Mauro Stefanon (Leiden), Thomas Herard-Demanche (Leiden), Yoshinobu Fudamoto (Center for Frontier Science, Chiba University, Chiba, Japan), Huub Rottgering (Leiden) and Paul van der Werf (Leiden).

L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), une installation astronomique internationale, est le fruit d’un partenariat entre l'ESO, l’U.S. National Science Foundation (NSF) et le National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en coopération avec la République du Chili. ALMA est financé par l'Observatoire Européen Austral (ESO) pour le compte de ses Etats membres, la NSF en coopération avec le National Research Council du Canada (NRC), le National Science Council of Tawain (NSC) et le NINS en coopération avec l’Academia Sinica (AS) à Taiwan et le Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). La construction et la gestion d'ALMA sont supervisées par l'ESO pour le compte de ses Etats membres, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO) dirigé par Associated Universities, Inc (AUI) en Amérique du Nord, et par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) pour l'Asie de l'Est. L’Observatoire commun ALMA (JAO pour Joint ALMA Observatory) apporte un leadership et un management unifiés pour la construction, la mise en service et l’exploitation d’ALMA.

L'Observatoire Européen Austral (ESO) permet aux scientifiques du monde entier de découvrir les secrets de l'Univers pour le bénéfice de tous. Nous concevons, construisons et exploitons des observatoires au sol de classe mondiale - que les astronomes utilisent pour s'attaquer à des questions passionnantes et transmettre la fascination de l'astronomie - et nous encourageons la collaboration internationale en astronomie. Créé en 1962 en tant qu'organisation intergouvernementale, l'ESO est aujourd'hui soutenu par 16 États membres (Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne, France, Finlande, Irlande, Italie, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse), ainsi que par l'État hôte du Chili et l'Australie en tant que partenaire stratégique. Le siège de l'ESO ainsi que son centre d'accueil et son planétarium, l'ESO Supernova, sont situés près de Munich en Allemagne, tandis que le désert chilien d'Atacama, un endroit magnifique offrant des conditions uniques pour observer le ciel, accueille nos télescopes. L'ESO exploite trois sites d'observation : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le Very Large Telescope et son Very Large Telescope Interferometer, ainsi que des télescopes de sondage tel que VISTA. Toujours à Paranal, l'ESO accueillera et exploitera le Cherenkov Telescope Array South, l'observatoire de rayons gamma le plus grand et le plus sensible au monde. Avec ses partenaires internationaux, l'ESO exploite APEX et ALMA à Chajnantor, deux installations qui observent le ciel dans le domaine millimétrique et submillimétrique. Au Cerro Armazones, près de Paranal, nous construisons "le plus grand œil au monde tourné vers le ciel" - l'Extremely Large Telescope de l'ESO. Depuis nos bureaux de Santiago du Chili, nous soutenons nos opérations dans le pays et nous nous engageons auprès des partenaires et de la société chiliens.

Liens

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Contacts

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Scuola Normale Superiore
Pisa, Italy
Tél: +39 050 509156
Courriel: stefano.carniani@sns.it

Sander Schouws
Leiden University
Leiden, The Netherlands
Courriel: sanderschouws@gmail.com

Eleonora Parlanti
Scuola Normale Superiore
Pisa, Italy
Courriel: eleonora.parlanti@sns.it

Rychard Bouwens
Leiden Observatory, University of Leiden
Leiden, The Netherlands
Tél: +31 71 527 8456
Courriel: bouwens@strw.leidenuniv.nl

Jacqueline Hodge
Leiden Observatory, University of Leiden
Leiden, The Netherlands
Tél: +31 71 527 8450
Courriel: hodge@strw.leidenuniv.nl

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