Naviguant à 1,5 million de kilomètres au-dessus de la Terre, tournant autour de l’ombre de notre planète et de son grand miroir pointant vers les profondeurs du cosmos, le télescope spatial James Webb (JWST) continue de voir ce qui n’a jamais été vu auparavant.
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Selon le modèle cosmologique standard Lambda CDM, communément accepté 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 ce qui « piège » et capte gravitationnellement le gaz de la matière dite ordinaire. Environ 20 % de ce gaz se concentre alors et, augmentant ainsi la température, « s’allume » et se transforme en étoiles. Voilà pour le scénario classique…
Un trio de galaxies trop gourmandes en gaz
Oui, mais… L’« œil » infrarouge du télescope JWST de la NASA et de l’ESA a détecté des galaxies dont les propriétés montrent que ce n’est peut-être pas exactement le cas. À bien des égards, l’énigme des galaxies « points rouges », dont nous parlions il y a plusieurs semaines, ressemble à celle présentée ici.
En effet, les trois galaxies identifiées par les astronomes sont bien trop massives et surtout elles comportent une trop grande proportion d’étoiles par rapport à leur quantité de gaz ! Ici, ils en ont converti la moitié (baryons de matière ordinaire) en soleils, ce qui est vraiment beaucoup, deux ou trois fois ce qu’on attend de telles galaxies…
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Ces résultats redéfinissent notre compréhension de la formation des galaxies dans le jeune Univers
Le télescope infrarouge James-Webb voit si loin – si loin dans le passé du cosmos – et pénètre si facilement les grands nuages de poussière entourant les galaxies primitives qu’il nous permet d’observer et d’analyser des choses qui auparavant échappaient complètement à notre compréhension.
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 est fixé le NIRCam, un spectrographe, appelé NIRCam/Grism, qui permet une mesure très fine des distances et des masses stellaires impliquées. C’est d’ailleurs cette fameuse poussière traversée par l’infrarouge qui donne 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’ n’avaient pas 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 vers une redéfinition de la formation et de l’évolution des premières galaxies. Ils n’invalident pas le modèle cosmologique standard, mais visent plutôt à comprendre pourquoi « Ces galaxies forment des étoiles avec une efficacité inattendue. Nous devons étudier ces conditions de l’Univers primitif de manière plus approfondie. ».
En résumé, ces trois galaxies forment « trop » d’étoiles par rapport à ce que l’on sait de leur croissance supposée. Elles sont très massives au début de l’Univers et, à certains égards, assez similaires aux « petites galaxies à points rouges » mentionnées ci-dessus. Ils se souviennent également que le télescope James-Webb avait récemment permis de découvrir une galaxie primitive avec des étoiles décidément trop chaudes par rapport aux modèles consolidés.
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