Publié le 7 janvier 2024 à 01:04:00. Une analyse récente de la poussière interstellaire dans la galaxie naine Sextans A, réalisée grâce au télescope spatial James Webb, remet en question les théories établies sur la formation de la matière solide dans l’univers primitif et révèle une chimie stellaire plus complexe que prévu.
- Le télescope spatial James Webb a détecté des grains de fer métallique et de carbure de silicium dans Sextans A, une galaxie chimiquement primitive.
- Sextans A, pauvre en métaux, sert de modèle pour les premières galaxies formées après le Big Bang.
- Les découvertes suggèrent que la formation de poussière dans l’univers primitif était plus diversifiée qu’on ne le pensait.
Les astronomes ont été surpris par la présence de poussière dans Sextans A, une galaxie située à environ quatre millions d’années-lumière de la Terre et contenant seulement 3 à 7 % de la quantité de métaux présente dans notre Soleil. Sa faible gravité rend difficile la rétention d’éléments lourds comme le fer et l’oxygène, ce qui laissait supposer une production de poussière limitée.
Cependant, les observations du télescope spatial James Webb ont révélé l’existence de grains de fer métallique et de carbure de silicium, des composants inattendus dans un environnement aussi primitif. « Sextans A nous fournit un modèle des premières galaxies poussiéreuses », explique Elizabeth Tarantino, chercheuse postdoctorale au Space Telescope Science Institute et principale auteure des résultats présentés lors de la 247e réunion de l’American Astronomical Society à Phoenix.
Ces résultats permettent, selon elle, « d’interpréter les galaxies les plus lointaines capturées par le télescope Webb et de comprendre ce que l’univers construisait avec ses premiers composants ». Une étude, publiée dans The Astrophysical Journal (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adf06a), a analysé une demi-douzaine d’étoiles en fin de vie, appelées étoiles de la branche asymptotique géante, à l’aide du spectromètre MIRI.
Marthe Boyer, astronome associée au Space Telescope Science Institute et principale auteure de l’étude, a souligné l’aspect surprenant de la découverte : « Avec une métallicité aussi faible, nous nous attendons à ce que ces étoiles soient pratiquement exemptes de poussière. » Pourtant, Webb a identifié une étoile qui « forge des grains de poussière composés presque entièrement de fer », un phénomène sans précédent dans des objets similaires.
Les conditions chimiques de Sextans A sont comparables à une « cuisine cosmique » dépourvue de la plupart des ingrédients essentiels. « Ce serait comme essayer de faire des biscuits dans une cuisine sans farine, sans sucre ni beurre », compare Boyer. Néanmoins, les étoiles ont trouvé une « recette complètement différente » pour produire de la poussière, démontrant que l’absence de silicium et de magnésium n’empêche pas la formation de carbure de silicium ou de fer pur.
Boyer souligne une différence fondamentale avec la poussière actuelle : « La poussière du premier univers aurait pu être très différente des grains de silicate que nous observons aujourd’hui. » Selon elle, les grains de fer « absorbent efficacement la lumière, mais ne laissent pas d’empreintes spectrales claires et peuvent contribuer aux importants dépôts de poussière observés dans les galaxies lointaines détectées par Webb ».
Une autre étude, publiée sur arXiv (https://arxiv.org/abs/2512.04060), a détecté des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des molécules de carbone complexes, dans de petites poches de gaz dense au sein de la galaxie. C’est la première fois que des HAP sont découverts dans une galaxie avec une métallicité aussi faible.
« Webb montre que les HAP peuvent se former et survivre même dans les galaxies les plus pauvres en métaux, mais seulement sur de petites îles protégées du gaz dense », indique Tarantino. Ces amas de molécules résolvent une vieille énigme concernant l’absence apparente de HAP dans les galaxies pauvres en métaux et ouvrent la voie à de nouvelles études spectroscopiques à haute résolution, déjà approuvées pour le télescope Webb.
Ces découvertes démontrent que la variété des processus de création de poussière dans l’univers primitif était bien plus grande qu’on ne le pensait. « Chaque découverte dans Sextans A nous rappelle que l’univers primitif était plus ingénieux que nous l’imaginions », conclut Boyer. Pour l’astronome, il est clair que « les étoiles ont trouvé le moyen de former les composants de base des planètes bien avant l’existence de galaxies comme la nôtre ».
Pour aller plus loin
