Les plus anciennes galaxies observées par Webb remettent en question nos théories cosmologiques

Depuis la nuit des temps, l’homme est captivé par les mystères de l’Univers.

Des étoiles dans le ciel aux plus petites particules sur Terre, nous avons constamment cherché des réponses à nos questions les plus profondes. Ces dernières années, les astronomes ont fait d’incroyables découvertes sur les origines de notre univers, mais il reste encore beaucoup d’inconnues. L’un des domaines d’étude les plus fascinants est la formation des galaxies, et la découverte des galaxies les plus anciennes de l’univers a remis en question notre compréhension des théories cosmologiques.

Le télescope spatial James Webb révèle des galaxies étonnantes

Le télescope spatial James Webb (JWST) semble découvrir plusieurs galaxies qui se sont développées trop grandes, trop rapidement après le Big Bang, remettant en cause le modèle cosmologique conventionnel.

Mike Boylan-Kolchin, professeur agrégé d’astronomie à l’université du Texas à Austin, a publié une étude dans Nature Astronomy qui présente six des galaxies candidates les plus anciennes et les plus massives découvertes par le JWST, qui défient les croyances cosmologiques existantes. Selon d’autres chercheurs, ces galaxies sont observées 500 à 700 millions d’années après le Big Bang et possèdent une masse plus de 10 milliards de fois supérieure à celle de notre soleil. Étonnamment, l’une de ces galaxies dépasse même la Voie lactée en masse, bien qu’elle ait eu des milliards d’années de moins pour se former et croître.

Un territoire inexploré et de nouvelles théories

Selon M. Boylan-Kolchin, « si les masses sont exactes, nous nous trouvons en territoire inconnu ». Pour expliquer ces résultats, les scientifiques devront peut-être proposer de nouvelles théories sur la formation des galaxies ou modifier la cosmologie. Une possibilité extrême suggère que l’univers s’est étendu plus rapidement que prévu peu après le Big Bang, ce qui aurait nécessité l’introduction de nouvelles forces et particules.

Pour que ces galaxies massives se forment aussi rapidement, il faudrait également qu’elles convertissent près de 100 % du gaz disponible en étoiles. M. Boylan-Kolchin a fait remarquer qu’il s’agit là d’une situation très inhabituelle, car « nous ne voyons généralement qu’un maximum de 10 % du gaz converti en étoiles ».

Les astronomes face à un dilemme : remettre en question le paradigme du ΛCDM

Les découvertes du JWST ont forcé les astronomes à se confronter à un dilemme troublant. Si la masse et l’âge de ces galaxies sont confirmés, il faudra peut-être modifier en profondeur le paradigme énergie noire + matière noire froide (ΛCDM) qui régit la cosmologie depuis la fin des années 1990. Ce changement nécessiterait une réévaluation des théories actuelles sur la formation des galaxies et la quantité de matière disponible pour la formation des étoiles et des galaxies dans l’univers primitif.

Les estimations initiales de la masse et du temps des six galaxies doivent être confirmées par la spectroscopie, une méthode qui analyse la luminosité des différentes couleurs d’un spectre lumineux. Cette analyse pourrait révéler que les trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies chauffent le gaz environnant, ce qui fait paraître les galaxies plus massives qu’elles ne le sont en réalité. Par ailleurs, la poussière peut faire apparaître la lumière des galaxies plus rouge, donnant l’illusion qu’elles sont plus éloignées et, par conséquent, qu’elles remontent plus loin dans le temps.

Recherches futures et projets de collaboration

Les données ont été obtenues dans le cadre du Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), un projet JWST multi-institutionnel dirigé par Steven Finkelstein, astronome à l’UT Austin. Un autre projet collaboratif du JWST, COSMOS-Web, codirigé par Caitlin Casey de l’UT Austin, pourrait utiliser la spectroscopie pour mieux comprendre ces résultats et aider à résoudre le dilemme. COSMOS-Web devrait permettre de découvrir des milliers de galaxies, car il couvre une zone environ 50 fois plus grande que CEERS.

M. Boylan-Kolchin s’est montré optimiste quant à la capacité de COSMOS-Web : « Il sera idéal pour découvrir les galaxies les plus rares et les plus massives dans les premiers temps, ce qui nous permettra de comprendre comment les galaxies et les trous noirs les plus grands de l’univers primitif sont apparus si rapidement. » L’identification et les estimations initiales des six candidats ont été publiées dans Nature en février par une équipe de chercheurs de l’université technologique de Swinburne, en Australie. La National Science Foundation et la NASA ont apporté leur soutien à cette recherche.

Lire aussi : Les données du télescope spatial James Webb révèlent l’existence du plus ancien trou noir supermassif

Source : Curiosmos – Traduit par Anguille sous roche

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