Communiqué / Alerte presse

Le JWST capture l'image la plus profonde de l'Univers

le 27 mai 2025

Des chercheurs et des chercheuses du CRAL ont participé à la capture de l'image la plus profonde de notre Univers dans le cadre du programme GLIMPSE du télescope spatial James-Webb. Cette observation a été possible en pointant le télescope sur l'amas de galaxie Abell S1063 dont la masse est telle qu'elle dévie et amplifie la lumière des galaxies qui se situent derrière lui. Parmi les galaxies extrêmement lointaines et anciennes observées de cette façon, se trouve une candidate pour potentiellement héberger des étoiles de population III, la toute première génération d'étoiles de l'Univers.

L'amas de galaxie Abell S1063 et les lentilles gravitationnelles qu'il produit, révélant des galaxies rouges déformées et amplifiées très anciennes. (Crédit : ESA / Webb / Nasa / CSA / H. Atek / M. Zamani)

L’image la plus profonde de l’Univers

Le programme d'observations GLIMPSE — auquel participent Jérémy Blaizot, Adélaïde Claeyssens, Floriane Leclercq, Johan Richard et Joki Rosdahl du CRAL — a pour but d'observer les plus lointains éclats de lumière de notre Univers, et donc, compte-tenu de la vitesse finie de la lumière, des plus anciennes galaxies. Malgré ses qualités extraordinaires, le télescope spatial James-Webb ne peut, seul, observer les régions les plus lointaines de l'Univers. Pour cela, les astronomes doivent profiter d'un phénomène physique naturel qui agit comme un « super télescope » naturel : les lentilles gravitationnelles. Dans l'espace, les très grandes masses (comme les amas de galaxies) peuvent agir sur la lumière qui passe à proximité : ses rayons peuvent être déviés, déformés et parfois... amplifiés. C'est ce que révèle l'image ci-dessus : l'amas de galaxie Abell S1063 (galaxies blanches) est si massif qu'il déforme la lumière des galaxies très lointaines en arrière plan (galaxies rouges), formant de grands arcs qui peuvent présenter, par endroit, des « zooms » naturels. L'amas Abell S1063 se situe à 4,5 milliards d'années-lumière de nous dans la costellation de la Grue mais les galaxies qu'il révèle sont beaucoup plus anciennes : elles sont apparues seulement 250 millions d'années après le Big Bang.

Une lumière venu des âges sombres

Étudier les galaxies les plus lointaines possibles est essentiel pour comprendre la formation et l'évolution des premières populations d'étoiles qui ont conduit à l'Univers actuel que nous pouvons observer localement. Lorsque se sont formées les galaxies les plus lointaines observées par le JWST, l'Univers était en train de sortir d'une période qualifiée de « dark ages » ou d' « âges sombres », au moment de la formation des premières étoiles. Cette première génération d'étoiles, baptisée « étoiles de population III » ou simplement « pop. III » n'a encore jamais été observée mais l'image capturée par les astronomes présente une galaxie qui fait office de sérieuse candidate pour en abriter en son sein : GLIMPSE-16043. Ces étoiles de population III, bien différentes de celles que nous pouvons observer dans notre galaxie, n'étaient formées que d'hydrogène et d'hélium (qui étaient alors les seuls éléments chimiques présents dans l'Univers). Cela leur donne des caractéristiques particulières qui ont pu être repérées par les chercheurs, notamment une signature d'hydrogène sans celle de l'oxygène associée.

De futures observations pour confirmer cette hypothèse

Une nouvelle campagne d'observations est prévue pour juillet 2025 par la même équipe : celle-ci tentera de confirmer (ou pas) la présence d'étoiles de population III dans GLIMPSE-16043 grâce à une spectroscopie précise. En effet, d'autres phénomène peuvent expliquer les observations réalisées comme la présence d'un trou noir qui aurait illuminé un nuage de gaz primordial. L'enjeu est grand car les étoiles pop. III représentent un grâal astrophysique : elles ont joué un rôle essentiel dans la réionisation de l'Univers et pourraient être les ancêtres d'étoiles très anciennes présentes dans des galaxies naines proches de la Voie lactée.

Pour en savoir plus

Ressources en ligne

Une animation de l'ESO pour visualiser le trajet de la lumière d'une galaxie distante prise dans une lentille gravitationnelle :

En novembre 2023, Romain Lenoble, doctorant au CRAL, a été invité par la Société astronomique de Lyon pour donner une conférence sur ces fameuses étoiles de population III. La captation de cette présentation est disponible ici :

Références articles

KOKOREV, Vasily ; ATEK, Hakim ; CHISHOLM, John ; ENDSLEY, Ryan ; CHEMERYNSKA, Iryna ; MUNOS, Julian B. ; FURTAK, Lukas J. ; PAN, Richard ; BERG, Danielle ; FUJIMOTO, Seiji ; OESCH, Pascal A. ; WEIBEL, Andrea ; ADAMO, Angela ; BLAIZOT, Jérémy ; BOUWENS, Rychard ; DESSAUGES-ZAVADSKY, Miroslava ; KHULLAR, Gourav ; KROBER, Damien ; GOOVAERTS, Ilias ; JECMEN, Michelle ; LABBÉ, Ivo ; LECLERCQ, Floriane ; MARQUES-CHAVES, Rui ; MASON, Charlotte ; McQUINN, Kristen B. W. ; NAIDU, Rohan ; NATARAJAN, Priyamvada ; NELSON, Erica ; ROSDAHL, Joki ; SALDANA-LOPEZ, Alberto ; SCHAERER, Daniel ; TREBITSCH, Maxime ; VOLONTERI, Marta et ZITRIN et Adi. A. Glimpse of the New Redshift Frontier through AS1063, 2025, The Astrophysical Journal Letters, 983:L22, 13 pp.

FUJIMOTO, Seiji ; NAIDU, Rohan P. ; CHISHOLM, John ; ATEK, Hakim ; ENDSLEY, Ryan ; KOKOREV, Vasily ; FURTAK, Lukas, J. ; PAN, Richard ; LIU, Boyuan ; BROMM, Volker ; VENDITTI, Alessandra ; VISBAL, Eli ; SARMENTO, Richard ; WEIBEL, Andrea ; OESCH, Pascal A. ; BRAMMER, Gabriel ; SCHAERER, Daniel ; ADAMO, Angela ; BERG, Danielle A. ; BEZANSON, Rachel ; BOUWENS, Rychard ; CHEMERYNSKA, Iryna ; CLAEYSSENS, Adélaïde ; DESSAUGES-ZAVADSKY, Miroslava ; FREBEL, Anna ; KROBER, Damien ; LABBE, Ivo ; MARQUES-CHAVES, Rui ; MATTHEE, Jorryt ; McQUINN, Kristen B. W. ; MUNOS, Julian B. ; NATARAJAN, Priyamvada ; SALDANA-LOPEZ, Alberto ; SUESS, Katherine A. ; VOLONTERI, Marta et ZITRIN, Adi. GLIMPSE: An ultra-faint ≃ 105 M⊙ Pop III Galaxy Candidate and First Constraints on the Pop III UV Luminosity Function at z ≃ 6–7, 2025, arXiv:250.11678.

Publié le 28 mai 2025