Naviguant à 1,5 million de kilomètres de la Terre, tournant autour de l’ombre de notre planète et de son grand miroir rivé vers les profondeurs du cosmos, le télescope spatial James Webb (JWST) continue de voir ce qui n’avait jamais été vu auparavant. jamais vu auparavant.
Selon le modèle cosmologique standard Lambda CDM, communément admis par les astrophysiciens, les galaxies se forment à l’origine dans des puits – ou halos – de matière noire (ou CDM pour Cold Dark Matter). C’est lui qui « piège » et capte gravitationnellement le gaz de la matière dite ordinaire. Environ 20 % de ce gaz se concentre alors et, augmentant ainsi sa température, il « s’éclaire » effectivement en étoiles. Voilà pour le scénario classique…
Un trio de galaxies bien trop gourmandes en gaz
Oui, mais… L’« œil » infrarouge du télescope JWST de la NASA et de l’ESA a détecté certaines galaxies dont les propriétés montrent qu’il n’en est peut-être pas exactement ainsi. À bien des égards, l’énigme des galaxies « petits points rouges », dont nous parlions il y a plusieurs semaines, n’est pas sans rappeler celle présentée ici.
En effet, les trois galaxies identifiées par les astronomes sont bien trop massives et surtout possèdent une proportion d’étoiles trop importante par rapport à leur quantité de gaz ! Ici, ils en ont converti la moitié (des baryons de matière ordinaire) en soleils, ce qui est vraiment beaucoup, deux à trois fois ce qu’on attend pour de telles galaxies…
Ces résultats redéfinissent notre compréhension de la formation des galaxies dans le jeune Univers
Le télescope infrarouge James-Webb voit si loin – donc dans le passé du cosmos – et perce si facilement les gros nuages de poussière qui entourent les galaxies primitives qu’il permet d’observer et d’analyser des choses qui échappaient complètement à notre compréhension auparavant. lui.
L’infrarouge est une onde du spectre électromagnétique, comme la lumière visible, mais qui a la propriété de traverser les nuages de poussière. Sur l’une des caméras infrarouges du télescope, la NIRCam, est fixé un spectrographe, baptisé NIRCam/Grism, qui permet de mesurer très finement les distances et les masses stellaires impliquées. C’est aussi cette fameuse poussière que traversent les infrarouges, qui donnent leur couleur rouge à ces galaxies très lointaines. C’est précisément cet instrument qui a servi à analyser notre trio de galaxies trop massives et « étoilées » dans leur tendre jeunesse.
Selon David Elbaz, directeur de recherche au CEA Paris-Saclay, « Les propriétés massives de ces ‘monstres rouges’ avaient à peine été déterminées avant JWST, car ils sont optiquement invisibles en raison de l’atténuation de la poussière. ».
Pour Mengyen Xiao, auteur principal de l’étude présentée dans Naturecette découverte nous pousse à une redéfinition de la formation et de l’évolution des premières galaxies. Ils n’invalident pas le modèle cosmologique standard, mais suggèrent plutôt de comprendre pourquoi « Ces galaxies forment des étoiles avec une efficacité inattendue. Nous devons étudier plus en profondeur ces conditions de l’Univers primitif. ».
En résumé, ces trois galaxies forment « trop » d’étoiles par rapport à ce que l’on comprend de leur croissance supposée. Elles sont très massives trop tôt dans l’Univers, et sous certains aspects assez similaires aux « petites galaxies à points rouges » évoquées plus haut. Ils rappellent également que le télescope James-Webb avait récemment permis de découvrir une galaxie primitive avec des étoiles beaucoup trop chaudes par rapport aux modèles établis.