M1149-BSG-z5 : la galaxie spirale barrée la plus lointaine repoussée à 1,1 milliard d'années après le Big Bang

Le JWST repousse les limites de l'Univers observable

Une équipe internationale d'astronomes, menée par des chercheurs de l'Université Tsinghua à Pékin, a exploité la puissance inégalée du télescope spatial James Webb (JWST) pour découvrir M1149-BSG-z5, une galaxie spirale barrée massive située à un redshift spectroscopique de z = 5,102 . Il s'agit tout simplement de la galaxie barrée la plus lointaine jamais identifiée à ce jour, pulvérisant les records précédents.

La galaxie a été dénichée dans le champ parallèle de l'amas de galaxies MACS J1149+2223, une région du ciel déjà bien connue des astronomes. La découverte combine des images haute résolution de la caméra NIRCam du JWST, des données spectrales du spectrographe NIRSpec, et des observations d'archives du télescope spatial Hubble .

Des propriétés physiques qui défient le temps

• Masse et maturité : M1149-BSG-z5 est observée telle qu'elle était seulement 1,1 milliard d'années après le Big Bang, soit à une époque où l'Univers n'avait que 8 % de son âge actuel. Pourtant, elle est déjà une véritable géante. Les modèles d'ajustement spectral (SED) lui attribuent une masse stellaire comprise entre 10¹⁰ et 10¹¹ masses solaires, ce qui témoigne d'une formation stellaire extrêmement rapide et efficace .

• Une barre bien formée : La morphologie de la galaxie a été analysée en détail. Deux méthodes indépendantes — l'ajustement d'isophotes elliptiques et la modélisation structurelle — confirment la présence d'une barre stellaire d'environ 1,1 à 1,5 kpc (soit 3 600 à 4 900 années-lumière) . Cette barre est nettement visible dans les images NIRCam et se distingue par des variations significatives de l'ellipticité et de l'angle de position.

• Des bras spiraux majestueux : La galaxie ne se résume pas à une simple barre. Elle déploie de multiples bras spiraux qui jaillissent des extrémités de la barre, confirmant une morphologie classique de spirale barrée .

• Un véritable berceau d'étoiles : M1149-BSG-z5 est une galaxie extrêmement active. Avec un taux de formation d'étoiles (SFR) de l'ordre de plusieurs dizaines à environ 144 masses solaires par an, elle se situe sur la "séquence principale" des galaxies à fort taux de formation stellaire pour son époque (z ~ 5) . La formation d'étoiles a lieu à la fois dans la région de la barre et le long des bras spiraux.

Des implications qui bousculent les modèles cosmologiques

L'existence d'une galaxie spirale barrée aussi structurée à un redshift de 5,102 est une véritable révolution. Jusqu'à présent, les simulations cosmologiques les plus sophistiquées suggéraient que les barres galactiques — ces structures allongées de gaz et d'étoiles qui traversent le cœur des galaxies — avaient besoin de plusieurs milliards d'années pour se former et se stabiliser au sein des disques galactiques .

Or, M1149-BSG-z5 est déjà mature — avec un bulbe central bien défini, une barre et un disque — à peine 1,1 milliard d'années après l'aube cosmique. Cela implique que la formation des barres et la structuration des disques peuvent se produire bien plus tôt que prévu, dès les premiers ~1 à 1,5 milliard d'années de l'Univers .

Cette découverte s'inscrit dans une série d'observations récentes du JWST qui remettent en cause la vision classique d'une formation tardive des barres (z < 1–2). Avec des galaxies barrées désormais détectées à z > 3, et maintenant à z > 5, le paradigme doit être revu .

Comment une barre peut-elle se former si tôt ?

Les auteurs de l'étude proposent deux mécanismes principaux, qui pourraient agir de concert :

1. L'instabilité gravitationnelle dans des disques dominés par la matière baryonique : à très haut redshift, les galaxies sont riches en gaz et leurs disques sont très turbulents. Les régions centrales peuvent devenir dominées par la matière baryonique (gaz et étoiles) plutôt que par la matière noire. Dans ces conditions denses et riches en gaz froid, des instabilités gravitationnelles rapides peuvent conduire à la formation d'une barre en seulement quelques centaines de millions d'années, sans nécessiter un disque stellaire pré-existant mature.

2. Les interactions environnementales : M1149-BSG-z5 ne vit pas en solitaire. Elle se trouve dans une région de surdensité galactique, l'amas MACS J1149+2223. Les données spectrales montrent qu'elle a une voisine proche à un redshift similaire. Les interactions de marée ou les fusions mineures avec des galaxies compagnes pourraient avoir déclenché ou accéléré la formation de la barre .

Les chercheurs concluent que la combinaison de ces deux facteurs — instabilité intrinsèque dans un disque riche en gaz et interactions gravitationnelles douces avec l'environnement — offre le scénario le plus probable pour la formation précoce de cette barre.

Un nouveau record, mais pour combien de temps ?

Avec un redshift de 5,102, M1149-BSG-z5 détrône les précédents détenteurs du record : CEERS-2112 (z ≈ 3) et COSMOS-74706 (z ≈ 4) . La galaxie est également bien plus lointaine que Zhúlóng, une autre spirale découverte à un milliard d'années après le Big Bang .

Il est important de noter que l'article décrivant cette découverte a été mis en ligne sur la plateforme de prépublication arXiv le 23 juin 2026 . En tant que prépublication, il n'a pas encore été formellement validé par un comité de lecture (peer review), mais les données du JWST qui le sous-tendent sont d'ores et déjà considérées comme robustes par la communauté.

Cette découverte ouvre une nouvelle fenêtre sur les tout premiers stades de l'évolution des galaxies et promet de passionnants débats dans les mois à venir.