Résumé
Les galaxies jeunes, que l'on observe lorsque l'Univers était âgé de 2 à 6 milliards d'années, ont des morphologies très différentes des galaxies actuelles. Les images du Hubble Space Telescope et du James Webb Space Telescope montrent que la majeure partie de ces galaxies présentent des régions très brillantes dans l'ultraviolet. Plusieurs évidences d'observation suggèrent que ces régions seraient des amas d'étoiles géants, ayant des masses stellaires de quelques millions à quelques centaines de millions de masses solaires. De tels amas d'étoiles massifs sont rares dans les galaxies actuelles. Ces amas se seraient formés dans les disques de ces galaxies jeunes qui, par ailleurs, sont très turbulents et riches en gaz moléculaire qui sert de réservoir pour la formation stellaire. Les simulations numériques des galaxies jeunes proposent que celles-ci sont gravitationnellement instables, de sorte que leur disque se fragmente et forme de tels amas. Ces amas contribuent à près de 50 % du taux de formation stellaire des galaxies hôtes. Ils jouent donc un rôle important dans la construction de la masse stellaire des galaxies et permettent de tracer l'évolution des galaxies au cours du temps cosmique.
Nous avons récemment observé deux galaxies jeunes avec l'interféromètre ALMA, à la même résolution spatiale que les images Hubble, en bénéficiant de plus d'un effet de lentille gravitationnelle. Ces observations ont permis de révéler des nuages moléculaires très massifs, avec des masses cent fois plus grandes que les nuages moléculaires dans les galaxies actuelles. Ils présentent également des densités et une turbulence interne très élevées. Il en résulte que le gaz de ces nuages est hautement supersonique, de sorte que ces nuages doivent être efficaces pour former des étoiles. Une efficacité de formation stellaire accrue dans les galaxies jeunes pourrait être à l'origine de l'augmentation du taux de formation stellaire observée dans les galaxies au cours du temps cosmique.
