Quand l'Univers n'avait pas encore 3 milliards d'années, d'immenses quantités de poussières et de gaz ont produit de véritables « feux d'artifice » en matière de formation d'étoiles, à une cadence effrénée, près de cent fois supérieure à celle que connaît notre Galaxie.
Grâce à des radiotélescopes de l'Iram (Institut de radioastronomie millimétrique) en France et en Espagne, les chercheurs ont observé pour la première fois l'éjection d'un vent de monoxyde de carbone (CO) d'une pouponnière d'étoiles, située dans l'Émeraude, à 11 milliards d'années-lumière de nous. Cette prouesse a été possible grâce à l'effet grossissant de « lentille gravitationnelle », dû à la présence d'un amas de galaxies situé entre la Terre et l'Émeraude qui a rendu accessibles des échelles de quelques centaines d'années-lumière, habituellement réservées aux seules galaxies proches.
Le monoxyde de carbone est couramment utilisé pour localiser le gaz moléculaire. Dans l'Émeraude, ses raies d'émission contiennent une composante spectrale dont le décalage témoigne d'une vitesse élevée, signature d'un vent important. Cette observation implique que le gaz pourrait quitter sa région d'origine, mais cependant pas la galaxie elle-même dans laquelle il reste piégé. Si la région de formation d'étoiles éjecte plus rapidement son gaz qu'elle n'en accumule, elle peut se dissoudre et libérer son contenu dans la galaxie hôte.
En observant différentes raies d'émission de CO, les scientifiques ont pu également déterminer la densité et la température du gaz, ainsi que l'intensité du rayonnement produit par les jeunes étoiles les plus proches. Ils ont ainsi pu mettre en évidence, en plus du gaz directement associé à la formation d'étoiles, une 2e réserve très étendue de gaz moins dense, mais pouvant atteindre jusqu'à la moitié de la masse totale de gaz de la galaxie. Celle-ci peut participer à la formation de futures pouponnières d'étoiles massives.
Ces galaxies lointaines, dont Émeraude, ont été découvertes grâce au relevé du satellite européen Planck de l'ESA dans le domaine submillimétrique.
Ces travaux ont été réalisés par une collaboration internationale incluant l'Institut d'astrophysique spatiale (Université Paris-Sud/CNRS), le Laboratoire d'astrophysique de Marseille (Aix-Marseille Université/CNRS) et l'Irfu (Laboratoire Astrophysique Instrumentation Modélisation, CEA/CNRS/Université Paris Diderot).