Enquête sur les premières galaxies
Le télescope spatial James Webb découvre d’énormes galaxies lointaines qui ne devraient pas exister
Les astronomes révèlent que les données du télescope Webb bouleversent les théories existantes sur la formation des premières galaxies, après avoir découvert six galaxies massives 100 fois plus grandes que prévu peu après le Big Bang
Les astronomes ont utilisé le télescope spatial James Webb pour remonter le temps jusqu’aux premiers jours de l’univers – et ils ont repéré quelque chose d’inattendu.
L’observatoire spatial a révélé six galaxies massives qui existaient entre 500 millions et 700 millions d’années après le big bang qui a créé l’univers. Cette découverte bouleverse complètement les théories existantes sur les origines des galaxies, selon une nouvelle étude publiée mercredi dans la revue Nature .
« Ces objets sont bien plus massifs que prévu », a déclaré Joel Leja, co-auteur de l’étude et professeur adjoint d’astronomie et d’astrophysique à la Penn State University, dans un communiqué. « Nous nous attendions seulement à trouver de minuscules, jeunes et bébés galaxies à ce stade, mais nous avons découvert des galaxies aussi matures que la nôtre dans ce qui était auparavant considéré comme l’aube de l’univers. » 
Le télescope observe l’univers dans la lumière infrarouge, invisible à l’œil humain, et est capable de détecter la faible lumière des anciennes étoiles et galaxies. En scrutant l’univers lointain, l’observatoire peut essentiellement remonter le temps jusqu’à il y a environ 13,5 milliards d’années. (Les scientifiques ont déterminé que l’univers a environ 13,7 milliards d’années.)
« La révélation selon laquelle la formation massive de galaxies a commencé très tôt dans l’histoire de l’univers bouleverse ce que beaucoup d’entre nous pensaient être une science établie », a déclaré Leja. « Nous appelons officieusement ces objets » briseurs d’univers « – et ils portent bien leur nom jusqu’à présent. »
« Nous avons étudié le tout premier univers pour la première fois et nous n’avions aucune idée de ce que nous allions trouver », a déclaré Leja. « Il s’avère que nous avons découvert quelque chose de tellement inattendu qu’il crée des problèmes pour la science. Cela remet en question l’ensemble de la formation des premières galaxies.
Enquête sur les premières galaxies
Leja et ses collègues ont commencé à analyser les données Webb, ainsi que les premières images haute résolution du télescope , dès leur publication en juillet. Les galaxies sont apparues comme de grands points de lumière et l’équipe a été surprise de les voir – tellement surprise qu’elle a pensé avoir commis une erreur dans l’interprétation des données.
« Lorsque nous avons obtenu les données, tout le monde a commencé à s’y plonger et ces choses massives sont apparues très rapidement », a déclaré Leja. « Nous avons commencé à faire la modélisation et avons essayé de comprendre de quoi il s’agissait, car ils étaient si grands et si brillants. Ma première pensée a été que nous avions fait une erreur et que nous allions simplement la trouver et continuer notre vie. Mais nous n’avons pas encore trouvé cette erreur, malgré tous nos efforts.
Une façon de déterminer pourquoi les galaxies ont grandi si rapidement consiste à prendre une image spectrale des galaxies, ce qui implique de diviser la lumière en différentes longueurs d’onde pour définir divers éléments, ainsi que de déterminer la véritable distance des galaxies, a expliqué Leja. Les données spectroscopiques fourniraient un aperçu plus détaillé des galaxies et de leur taille impressionnante.
« Un spectre nous dira immédiatement si ces choses sont réelles ou non », a déclaré Leja. « Cela nous montrera à quel point ils sont grands et à quelle distance ils se trouvent. Ce qui est drôle, c’est que nous avons toutes ces choses que nous espérons apprendre de James Webb et que cela n’était pas en haut de la liste. Nous avons trouvé quelque chose que nous n’aurions jamais pensé demander à l’univers – et cela s’est produit bien plus vite que je ne le pensais, mais nous y sommes.
Il est également possible que les galaxies identifiées grâce aux données Webb soient en réalité tout autre chose.
« C’est notre premier aperçu jusqu’ici, il est donc important que nous gardions l’esprit ouvert sur ce que nous voyons », a déclaré Leja. « Bien que les données indiquent qu’il s’agit probablement de galaxies, je pense qu’il existe une réelle possibilité que quelques-uns de ces objets se révèlent être des trous noirs supermassifs obscurcis. Quoi qu’il en soit, la quantité de masse que nous avons découverte signifie que la masse connue des étoiles à cette période de notre univers est jusqu’à 100 fois supérieure à ce que nous pensions auparavant. Même si nous réduisons l’échantillon de moitié, cela reste un changement étonnant.
Le télescope spatial James Webb découvre d’énormes galaxies lointaines qui ne devraient pas exister
Des galaxies géantes et matures semblent avoir rempli l’univers peu après le Big Bang, et les astronomes sont perplexes.
Personne ne les attendait. Ils n’étaient pas censés être là. Et maintenant, personne ne peut expliquer comment ils se sont formés.
Des galaxies presque aussi massives que la Voie lactée et pleines d’étoiles rouges matures semblent être dispersées dans les images en champ profond obtenues par le télescope spatial James Webb (Webb ou JWST) lors de sa première campagne d’observation, et elles donnent mal à la tête aux astronomes.
Ces galaxies , décrites dans une nouvelle étude basée sur les premières données publiées par Webb, sont si éloignées qu’elles n’apparaissent que sous la forme de minuscules points rougeâtres au puissant télescope. En analysant la lumière émise par ces galaxies, les astronomes ont établi qu’ils les observaient au début de notre univers, seulement 500 à 700 millions d’années après le Big Bang .
Ces premières galaxies ne sont pas surprenantes en elles-mêmes. Les astronomes s’attendaient à ce que les premiers amas d’étoiles apparaissent peu de temps après que l’ univers soit sorti de ce que l’on appelle l’âge sombre – les 400 premiers millions d’années de son existence, lorsque seul un épais brouillard d’atomes d’hydrogène imprégnait l’espace.
Mais les galaxies trouvées dans les images de Webb semblaient incroyablement grandes et leurs étoiles trop vieilles. Les nouvelles découvertes sont en conflit avec les idées existantes sur l’apparence et l’évolution de l’univers au cours de ses premières années, et ne correspondent pas aux observations antérieures faites par le prédécesseur moins puissant de Webb, le télescope spatial Hubble
« On estime que les galaxies les plus massives de notre échantillon ont des masses [deux à quatre fois inférieures] à celles de notre propre Voie Lactée », a écrit Leja. « C’était stupéfiant : nous trouvons des galaxies candidates aussi massives que notre propre galaxie lorsque l’univers avait 3 % de son âge actuel. »
« Nous avons étudié le tout premier univers pour la première fois et nous n’avions aucune idée de ce que nous allions trouver », a déclaré Leja dans un communiqué de la Penn University. « Il s’avère que nous avons découvert quelque chose de si inattendu qu’il crée des problèmes pour la science. Cela remet en question l’ensemble de la formation des premières galaxies. »
