Comment une galaxie peut-elle s'éteindre si tôt dans l'histoire de l'Univers ? Les astronomes sont particulièrement intrigués par ces galaxies massives qui, bien que jeunes, paraissent avoir arrêté toute formation d'étoiles. Derrière cette apparente tranquillité, des processus internes très actifs mènent souvent à leur disparition prématurée.
Récemment, une équipe de chercheurs a concentré son attention sur la galaxie GS-10578, surnommée "galaxie de Pablo" en hommage à l'astronome qui l'a étudiée en détail. Elle se situe à une distance telle que sa lumière a voyagé pendant environ 11 milliards d'années pour nous parvenir. Nous la voyons donc telle qu'elle était peu après le Big Bang, ce qui en fait un témoin précieux des premières époques cosmiques.
La jeune galaxie GS-10578 observée par le JWST, privée de gaz par son trou noir supermassif.
Crédit: JADES collaboration Pour résoudre cette question, les scientifiques ont fait appel à deux instruments de pointe: le télescope spatial James Webb (JWST) et le réseau de radiotélescopes ALMA. Alors que le JWST a capturé des images détaillées de la structure et de l'histoire stellaire de la galaxie, ALMA a été utilisé pour rechercher des traces de gaz froid, essentiel à la naissance de nouvelles étoiles, depuis le désert d'Atacama au Chili.
Malgré ces efforts, ALMA n'a pratiquement rien détecté en termes de gaz froid dans galaxie de Pablo. Cette absence est significative, indiquant que la galaxie a épuisé ses réserves de matière première pour la formation stellaire. Jan Scholtz, un membre de l'équipe, estime que cette non-détection signale une famine progressive, comme si la galaxie avait subi une série de petites pertes au fil du temps.
Le principal suspect derrière cette situation est le trou noir supermassif niché au cœur de la galaxie. Il expulse activement du gaz à des vitesses très élevées, empêchant cette matière de retomber pour nourrir la création d'étoiles. Ce mécanisme fonctionne comme une privation lente, où le trou noir interrompt régulièrement l'approvisionnement en carburant, provoquant un arrêt graduel de l'activité stellaire.
Les observations montrent en effet que le trou noir a connu des cycles répétés d'expulsion de gaz. Francesco D'Eugenio, co-responsable de l'étude, indique que cela explique pourquoi la galaxie a cessé de former des étoiles il y a environ 400 millions d'années, tout en conservant une apparence calme. Ces épisodes récurrents maintiennent la galaxie dans un état de disette, bloquant tout apport de gaz.
Cette avancée explique en partie pourquoi le JWST a identifié de nombreuses galaxies semblant anciennes dans l'Univers jeune. Elle indique que des processus comparables pourraient être courants, participant à la présence de galaxies massives et inactives à des périodes reculées. Les astronomes prévoient d'ores et déjà de poursuivre les observations avec le duo JWST-ALMA pour examiner d'autres cas et préciser notre vision de l'évolution galactique.