« Hippocampe cosmique » : James Webb capture une galaxie dans les tréfonds de l’univers

La formule n’est pas dénuée de poésie. En publiant ce 28 mars une nouvelle photographie prise par James Webb, les agences spatiales occidentales ont mis l’accent sur un « hippocampe cosmique ». Une image frappante, mais qui ici n’a rien à avoir avec le célèbre poisson à l’allure chevaline. Ici, il est question d’une galaxie extrêmement lointaine.

Plus exactement, elle est située à quelque 9,6 milliards d’années-lumière de la Voie lactée, la galaxie dans laquelle la Terre évolue. Cet hippocampe cosmique s’avère être une trouvaille récente. L’institut d’astrophysique des Canaries annonçait en effet, fin décembre 2021, la découverte d’une galaxie analogue à la Voie lactée dans l’univers primitif.

Déjà à l’époque, les observations avaient mis en évidence deux particularités : le premier concerne les propriétés du réservoir de gaz moléculaire dans cette galaxie. Elles sont semblables à la nôtre : cela n’avait jamais été observé jusqu’à présent dans l’univers lointain, selon les astronomes. Le second porte sur les effets d’une lentille gravitationnelle, déjà perceptibles.

On pouvait observer un étonnant agencement de la voûte céleste dans les premières images de l’hippocampe cosmique. Comme si une zone entière était prise dans une sorte de bulle transparente déformant les galaxies à proximité, en les étirant et en les tordant. Comme si l’espace était « gonflé » à cet endroit, tel un ballon.

Utiliser la déformation même de l’espace pour voir encore plus loin

C’est cela, le phénomène de la lentille gravitationnelle, qui est notamment causé par des galaxies — ou des amas de galaxies. La lentille agit comme une loupe, ou plutôt comme un télescope, en tirant parti de la déformation de l’espace. En effet, la masse des galaxies est si colossale qu’elle « appuie » sur le tissu cosmique. Résultat, la lumière voit son chemin perturbé par cette déviation.

La loupe qui a servi ici s’appelle SDSS J1226+2149. C’est un amas de galaxies qui se trouve un peu plus près de la Terre, à 6,3 milliards d’années-lumière. Il faut bien réaliser ce que ça veut dire : la lumière émise par le petit point brillant au centre de l’espèce de bulle translucide a mis 6,3 milliards d’années à nous parvenir. Et rien ne va plus vite que les photons.

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L’un des avantages de la lentille gravitationnelle est qu’elle sert littéralement de loupe. « Elle peut grossir des objets astronomiques lointains, permettant aux astronomes d’étudier des objets qui seraient autrement trop faibles ou trop éloignés », relèvent les agences spatiales. Elle permet ainsi de déceler des galaxies que l’on n’aurait peut-être jamais vues.

C’est ce qui s’est passé avec l’hippocampe cosmique. Sa luminosité « est fortement amplifiée par la lentille gravitationnelle ». Sans elle, la lumière voyage d’ordinaire en ligne droite et aurait été masquée par SDSS J1226+2149. Mais avec la déformation de l’espace, c’est-à-dire la structure même de l’univers, la lumière suit la courbure causée par la masse de l’amas pour le contourner.