À l’aide de la caméra millimétrique NIKA2, installée sur le télescope de 30 mètres de l’IRAM, des astronomes ont franchi un seuil technique inédit de sensibilité et mis au jour une concentration exceptionnelle de galaxies lointaines, massives et très poussiéreuses. Un « embryon d’amas » qui remonte à une époque où l’Univers n’avait qu’un milliard d’années.
À plus de 12 milliards d’années-lumière, dans une zone du ciel pourtant scrutée depuis des décennies, les astronomes viennent d’allumer une nouvelle lumière sur l’Univers jeune. Grâce à NIKA2, une caméra capable d’observer le ciel à 1,2 millimètre, une équipe internationale -comprenant des scientifiques du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille et de l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble- a réalisé un relevé d’une sensibilité record et découvert une gigantesque structure cosmique en cours de formation. Les résultats ont été publiés le 26 janvier 2026 dans Astronomy & Astrophysics.
Un record de sensibilité depuis le sol
Le relevé, baptisé NIKA2 Cosmological Legacy Survey (N2CLS), marque un jalon technique rare en astronomie millimétrique. Pour la première fois, à 1,2 mm de longueur d’onde, un relevé réalisé avec un instrument au sol atteint la « limite de confusion ». Dit autrement : l’image devient si sensible que le flou restant n’est plus dû aux instruments, mais au fait que d’innombrables galaxies très lointaines se superposent et deviennent indiscernables les unes des autres. Un plafond de sensibilité qu’on ne franchit pas facilement, et qui ouvre la voie à une cartographie plus fine des galaxies éloignées.
Des galaxies invisibles pour Hubble, éclatantes en millimétrique
Cette performance n’est pas qu’un exploit d’ingénierie. Elle a permis de détecter un nombre record de galaxies à la fois très massives, riches en poussière et en formation d’étoiles intense, situées à des distances vertigineuses. Les observations ciblent le champ profond GOODS-North, une région du ciel très étudiée par le télescope spatial Hubble, mais qui n’avait jamais été observée avec une telle précision dans le domaine millimétrique.
Le paradoxe est au cœur de la découverte : certaines de ces galaxies sont quasi invisibles dans les images optiques les plus profondes. La raison est simple : elles sont littéralement enveloppées de poussière, qui masque leur lumière visible. En revanche, cette poussière réémet l’énergie dans l’infrarouge et le millimétrique, ce qui les rend détectables par NIKA2.
Un rythme de formation d’étoiles « hors norme »
Au centre : Le champ GOODS-N observé par la caméra NIKA2. Les galaxies y apparaissent sous forme de taches blanches diffuses. L’image a été volontairement saturée afin de faire ressortir les galaxies les plus faibles, ce qui met également en évidence les bords bruyés en raison de la stratégie d’observation. Les huit galaxies poussiéreuses et massives, appartenant au gigantesque amas en formation situé à plus de 12 milliards d’années-lumière de nous, sont signalées par des carrés roses. Les images du haut et du bas montrent deux exemples de galaxies découvertes par N2CLS, observées ici par le télescope spatial JWST. De droite à gauche, la lumière passe du bleu au rouge : les galaxies NIKA2 sont invisibles dans le bleu. La localisation précise de ces galaxies (au centre du cercle jaune) a été rendue possible grâce à des observations complémentaires réalisées avec l’interféromètre NOEMA, et représentées par les contours blancs sur l’image de droite. Les autres galaxies qui apparaissent dans les images JWST ne contiennent pas assez de poussière pour être visibles par NIKA2.
Parmi les objets repérés, certains affichent une activité stupéfiante : ils formeraient des étoiles jusqu’à 1 000 fois plus vite que la Voie lactée. Pour localiser précisément plusieurs de ces sources, l’équipe s’est appuyée sur des observations complémentaires réalisées avec NOEMA (l’interféromètre de l’IRAM) et a croisé les résultats avec les données infrarouges du télescope spatial James Webb (JWST). Cette combinaison permet de passer du « point lumineux » millimétrique à l’identification fine de la galaxie correspondante dans l’infrarouge, là où se dévoilent sa morphologie et son environnement.
Un embryon d’amas sur 30 millions d’années-lumière
Le résultat le plus spectaculaire tient à l’organisation de ces galaxies : elles ne sont pas dispersées au hasard. Elles s’inscrivent dans une structure géante en pleine formation, décrite comme un « embryon d’amas de galaxies » s’étendant sur environ 30 millions d’années-lumière. Et surtout, cette structure est observée à une époque extrêmement précoce, lorsque l’Univers n’avait qu’environ un milliard d’années.
Les scientifiques soulignent le caractère inédit d’un tel « concentré » de galaxies ultra-massives, poussiéreuses et en pleine frénésie de formation d’étoiles à cette période cosmique. La découverte suggère que, dans certains environnements très denses de l’Univers jeune, les galaxies peuvent convertir leur gaz en étoiles avec une efficacité bien plus forte que ce que prévoient encore certains modèles théoriques.
Une transition rapide vers une phase plus calme
Autre indice marquant : l’efficacité de conversion du gaz en étoiles atteindrait parfois plus de 30 %, un niveau qui implique un épuisement rapide du carburant. À ce rythme, ces galaxies pourraient vider leur réservoir de gaz en quelques dizaines de millions d’années, amorçant ensuite une transition vers un état plus calme, dit de « quiescence ». En clair : un feu d’artifice cosmique intense, mais potentiellement bref.
Une synergie sol-espace qui change l’exploration du très lointain
Au-delà du résultat scientifique, l’étude met en avant la complémentarité des instruments : IRAM et NOEMA depuis le sol pour « attraper » la poussière et le rayonnement millimétrique, JWST dans l’espace pour analyser l’infrarouge et replacer ces galaxies dans leur contexte. Cette synergie révèle des phénomènes difficiles à reproduire dans les modèles actuels et renforce l’idée que les environnements denses jouent un rôle clé dans l’assemblage précoce des grandes structures de l’Univers.
La rédaction
