Le télescope James Webb vient de découvrir une collision entre au moins six galaxies dans l’univers primordial — 1,8 milliard d’années seulement après le Big Bang. Ce maelström galactique abrite déjà un trou noir supermassif actif et deviendra l’une des galaxies les plus massives du cosmos. Une fenêtre rare sur la naissance des structures les plus gigantesques de l’univers.

Ce que vous allez apprendre

• Comment la découverte de ce système a commencé par une simple émission radio anormale — et ce que le JWST a révélé ensuite
• Pourquoi ces six galaxies, plus petites que la Voie lactée, forment déjà l’un des systèmes les plus denses connus de l’univers primitif
• Ce que le jet du trou noir central révèle sur l’âge et l’état de ce système en pleine formation

Une découverte par accident radio

Tout a commencé par une anomalie. Des radioastronomes avaient détecté des émissions semblant provenir d’un trou noir actif inconnu. En pointant le télescope spatial James Webb vers cette source, les chercheurs s’attendaient à trouver une galaxie. Ils en ont trouvé six.

Le système, baptisé TGSSJ1530+1049, se situe à un décalage vers le rouge de 4,0 — ce qui correspond à un moment où l’univers n’avait que 1,8 milliard d’années. Les six galaxies s’étendent sur un volume de quelques dizaines de milliers d’années-lumière seulement, plus petit que notre propre Voie lactée.

Crédit : NASA/ESA/CSA

Image du JWST montrant six galaxies en cours de fusion dans l’univers primordial.

Un proto-amas en pleine formation

Ces galaxies ne font pas que coexister — elles sont déjà en train de fusionner. Selon Roderik Overzier, de l’Université de Leiden, on assiste à un phénomène rare : plusieurs galaxies massives encore séparées mais déjà engagées dans un processus de fusion qui les réunira en une seule structure beaucoup plus grande.

Ce type de structure s’appelle un proto-amas — le précurseur des vastes ensembles de galaxies observés aujourd’hui. À terme, ces six galaxies formeront ce qu’on appelle une galaxie d’amas la plus brillante : une énorme galaxie elliptique du type de celles qu’on trouve au centre des amas de galaxies modernes.

Malgré leur volume réduit, ces six galaxies contiennent une quantité colossale d’étoiles — l’équivalent de centaines de milliards de masses solaires — avec un taux de formation stellaire de 70 à 163 masses solaires par an. La Voie lactée, pour comparaison, en produit moins de dix par an.

Un trou noir déjà actif, mais encore jeune

Au cœur de ce maelström, un trou noir supermassif est déjà à l’œuvre. Des observations radio réalisées avec les réseaux européens VLBI et e-MERLIN ont identifié des lobes radio et des points chauds caractéristiques d’un jet actif — de la matière en train de tomber dans le trou noir, tandis qu’une partie est expulsée à grande vitesse.

Mais le jet ne s’étend pas encore jusqu’à toutes les galaxies du système — signe que ce trou noir est encore relativement jeune dans son cycle d’activité. L’observation permet ainsi de suivre simultanément la formation d’une galaxie géante et la croissance du trou noir en son centre, dans les premiers milliards d’années de l’univers.