Des observations réalisées avec le télescope spatial Hubble remettent en cause le scénario dominant sur la réionisation cosmique. Des vents galactiques alimentés par des supernovas retiennent le rayonnement ultraviolet au lieu de le libérer, suggérant que de jeunes étoiles ont éclairé l’univers primordial avant ces explosions.
Une étude publiée le 15 octobre 2026 dans la revue Nature Astronomy bouscule les certitudes sur l’histoire de l’univers. Menée par une équipe internationale, la recherche s’intéresse à la réionisation, qualifiée de dernière grande transition de phase du cosmos. Durant le premier milliard d’années suivant le Big Bang, le milieu intergalactique était plongé dans un brouillard d’hydrogène neutre qui bloquait la lumière ultraviolette. Ce n’est qu’il y a environ 13 milliards d’années que ce brouillard s’est dissipé grâce au rayonnement émis par les premières galaxies, ionisant l’hydrogène en protons et en électrons.
Les observations du télescope Hubble sur des galaxies starburst
Pour comprendre comment cette lumière a pu s’échapper, les astronomes ont analysé des galaxies starburst situées à proximité, c’est-à-dire des structures qui fabriquent des étoiles à un rythme très élevé. Ces galaxies présentent des caractéristiques proches de celles qui ont contribué à la réionisation primitive. En examinant les spectres lumineux capturés par le télescope Hubble — un projet de la NASA développé avec les contributions de l’Agence spatiale européenne et soutenu par des subventions du Space Telescope Science Institute —, l’équipe a mesuré à la fois les longueurs d’onde du rayonnement qui parvient à sortir et la vélocité des vents galactiques. Le gaz en mouvement absorbe la lumière à des fréquences précises, créant des creux spectraux dont la largeur trahit la vitesse du milieu.
Le rôle inattendu des vents de supernovas dans le blocage du rayonnement
Jusqu’à présent, la théorie dominante supposait que les explosions de supernovas de jeunes étoiles massives créaient des brèches dans le milieu, libérant un passage pour les photons ionisants. Or, les données de Hubble montrent exactement l’inverse. Les chercheurs ont découvert que les galaxies dotées des vents les plus rapides affichaient les plus faibles fractions de rayonnement s’échappant de leur enceinte. L’énergie libérée par les supernovas brasse l’environnement et accroît la densité de gaz neutre et de poussière, ce qui finit par étouffer la fuite des photons ultraviolets au lieu de la faciliter.
Il apparaît que l’apport d’énergie des supernovas a agité l’environnement et augmenté, plutôt que diminué, la couverture de gaz neutre et de poussière qui supprime l’échappement du rayonnement ionisant.
Stephan McCandliss, directeur du Center for Astrophysical Sciences à l’Johns Hopkins University
Vers une révision des modèles cosmologiques et des simulations
Cette inversion des rôles renforce un scénario alternatif où les photons s’échappent grâce à l’activité de jeunes étoiles avant même que les premières supernovas n’entrent en éruption et ne remodèlent durablement la galaxie. Bien que ces travaux portent sur des galaxies proches et non sur l’époque lointaine de la réionisation elle-même, ils testent un mécanisme physique fondamental par le biais d’un analogue moderne. Les auteurs soulignent que ces résultats exigent d’ajuster les simulations hydrodynamiques cosmologiques utilisées pour modéliser l’univers primordial.
Les supernovas jouent un rôle central dans les simulations hydrodynamiques cosmologiques qui expliquent comment le rayonnement ionisant s’échappe des galaxies. Nos résultats soulignent la nécessité d’examiner comment le rayonnement et les vents des jeunes étoiles façonnent le gaz environnant avant que les premières supernovas n’explosent.
L’équipe de recherche, qui associe près de 30 collaborateurs issus de plus d’une douzaine d’institutions à travers le monde, entend obtenir du temps d’observation supplémentaire avec le télescope Hubble afin d’élargir son échantillon de galaxies. Ces analyses additionnelles devront préciser si les photons traversent le milieu préférentiellement avant que ne se forment les puissants flux de matière propulsés par les supernovas, réduisant ainsi les incertitudes qui persistent sur cette grande transition cosmique.