Il y a près de 10 milliards d'années, l'Univers formait des étoiles à un rythme record. Les galaxies s'assemblaient, grossissaient et se transformaient à une vitesse que l'on n'observe plus aujourd'hui. Dans cette époque se cache un joyau rare : un groupe massif de galaxies à un décalage vers le rouge de 1,85, saisi en plein processus d'assemblage autour d'une galaxie centrale en flambée de formation d'étoiles.
Par un heureux hasard, la lumière émise par les atomes d'hydrogène de ce groupe (la raie Halpha, traceur direct des étoiles nouvellement formées) est décalée exactement à la bonne longueur d'onde pour l'un des filtres à bande étroite du JWST. Notre programme JWST accepté exploite cette coïncidence pour produire une carte panoramique, à haute résolution spatiale, des régions de formation d'étoiles de l'ensemble du groupe. Environ 100 galaxies en formation d'étoiles devraient être détectées, y compris des naines une centaine de fois moins massives que la Voie lactée, à une époque où de tels objets restent presque inexplorés.
Le ou la doctorant(e) analysera ces données inédites et abordera trois questions ouvertes :
1) Combien de petites galaxies un groupe contient-il ? Les simulations de matière noire froide prédisent beaucoup plus de petits satellites que ce que l'on observe dans l'Univers proche. Les dénombrer dans un groupe lointain offre un nouveau test de ce « problème des satellites manquants » et des modèles alternatifs de matière noire.
2) Comment les galaxies se construisent-elles ? Le JWST résout les gigantesques amas d'étoiles en formation au sein des galaxies, ce qui permettra de mesurer leur taux de formation et leur rôle dans la croissance galactique.
3) Comment les galaxies s'éteignent-elles ? L'étudiant(e) recherchera les signes du balayage par pression dynamique (« ram-pressure stripping »), c'est-à-dire l'arrachement du gaz d'une galaxie lorsqu'elle traverse le gaz chaud du groupe, au plus grand décalage vers le rouge jamais sondé.
Le ou la doctorant(e) travaillera avec des images et des spectres du JWST, se formera aux techniques d'analyse de données astronomiques les plus récentes et confrontera ses résultats à des simulations cosmologiques. Aucune expérience préalable du JWST n'est requise : la curiosité, la rigueur, des compétences en programmation (Python idéalement) et le goût des grandes questions comptent avant tout.
Il ou elle rejoindra une équipe de recherche dynamique à Paris, l'un des principaux pôles européens d'astrophysique extragalactique, avec la possibilité de collaborer à l'international, de participer à des conférences et de présenter ses propres découvertes.