Formation des premiers grains de poussière de l’Univers

La première génération d'étoiles est née quelques centaines de millions d'années après le Big Bang. Ces étoiles ont fabriqué des éléments plus lourds que l 'hydrogène et l’hélium, qui ont ensuite été éjectés dans le milieu interstellaire. Dans ce milieu enrichi en atomes lourds, les premiers grains de poussière se sont formés. Cet événement est crucial sur le plan cosmologique pour la formation de molécules, car la poussière joue un rôle majeur en refroidissant les nuages à l'origine de la formation des étoiles qui peuvent ainsi se fragmenter pour créer des étoiles de masse inférieure.

La conjonction de grandes distances et de faibles masses de poussière rend difficile la collecte d'information sur ces premiers grains de poussière. Nous combinons dans ce papier, des informations sur des galaxies à des décalages vers le rouge compris entre z = 10 et z = 5 (environ 500 millions à 1200 millions d'années après le Big Bang) pour mesurer leur émission de poussière. Nous avons également mené une étude théorique pour comprendre les premières phases évolutives du cycle de la poussière. Les distributions spectrales d'énergie (SED) ont été modélisées par notre code CIGALE pour estimer les paramètres physiques de ces galaxies et leur évolution.

Nos nouveaux modèles expliquent pourquoi certaines galaxies dans l'univers primordial sont détectées et d'autres ne le sont pas. Nous suivons dans le temps la formation des premiers grains de poussière par des supernovae. Ces grains sont ensuite détruits par d'autres explosions de supernova et expulsés dans les milieux circumgalactiques et intergalactiques.

Nous avons ainsi mis en évidence les premiers grains de poussière formés dans l'Univers. Mais, surtout, ce travail souligne la nécessité de collecter davantage de données et de développer de nouveaux télescopes pour contraindre davantage le cycle des poussières dans les galaxies à l'époque de la réionisation.