Dans les premières données prises l’été dernier avec la caméra proche infrarouge (NIRCam) sur le nouveau télescope spatial James Webb, les astronomes ont trouvé six galaxies d’une époque où l’Univers n’avait que 3% de son âge actuel, juste 500 à 700 millions d’années après la Big Bang. Alors que son incroyable JWST a vu ces galaxies il y a si longtemps, les données posent également un mystère.
Ces galaxies devraient être de simples bébés, mais elles ressemblent plutôt aux galaxies d’aujourd’hui, contenant 100 fois plus de masse stellaire que ce que les astronomes s’attendaient à voir si peu de temps après le début de l’Univers. Si elle est confirmée, cette découverte remet en question la pensée actuelle sur la formation des galaxies et remet en question la plupart des modèles de cosmologie.
“Ces objets sont bien plus massifs que prévu”, a déclaré Joel Leja, professeur adjoint d’astronomie et d’astrophysique à Penn State, qui a modélisé la lumière de ces galaxies. “Nous nous attendions à ne trouver que de minuscules jeunes galaxies pour le moment, mais nous avons découvert des galaxies aussi matures que la nôtre dans ce qui était auparavant considéré comme l’aube de l’univers.”
Les données ont été prises par JWST dans le cadre du programme Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) et ont été le premier ensemble de données publié dans le cadre du programme de diffusion anticipée du télescope, ce qui aide à présenter les capacités d’observation du nouveau télescope et à permettre à la communauté astronomique de apprendre à tirer le meilleur parti de leur temps d’observation avec les différents instruments.
Les yeux infrarouges de NIRCam sont capables de détecter la lumière émise par les étoiles et les galaxies les plus anciennes, permettant aux scientifiques de remonter dans le temps environ 13,5 milliards d’années, près du début de l’univers tel que nous le connaissons. La zone ciblée du ciel pour ces ensembles d’observations était un champ “vide” – où aucune étoile ou galaxie n’avait jamais été vue auparavant – et chevauchait l’imagerie existante du télescope spatial Hubble (HST).
Alors que de grandes galaxies avec des masses stellaires aussi élevées que 100 milliards de fois celle du Soleil ont déjà été identifiées environ un milliard d’années après le Big Bang, il a été difficile de trouver des galaxies massives encore plus tôt, écrit l’équipe dans son article, publié dans Nature.
Dans les premières données d’observation du JWST, l’équipe a recherché des galaxies à décalage vers le rouge intrinsèquement élevé au cours des 500 à 750 premiers millions d’années de l’histoire cosmique. Le décalage vers le rouge est une mesure de l’âge d’un objet astronomique, car en raison de l’expansion de l’Univers, la lumière des objets distants se déplace vers des longueurs d’onde vers l’extrémité rouge du spectre. Plus l’image est rouge, plus l’objet est éloigné.
Ils ont trouvé six galaxies massives candidates à des décalages vers le rouge élevés (z = 6,5 et z = 9,1), avec des masses jusqu’à dix milliards de fois celle de notre Soleil, dont une galaxie avec une masse stellaire possible de 100 milliards de fois celle du Soleil. C’est beaucoup plus important que prévu.
“Nous avons examiné 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 presse. « Il s’avère que nous avons trouvé quelque chose de si inattendu qu’il crée en fait des problèmes pour la science. Cela remet en question toute l’image de la formation précoce des galaxies.
Leja a expliqué que les galaxies découvertes par l’équipe sont si massives qu’elles sont en conflit avec 99% des modèles de cosmologie. La prise en compte d’une masse aussi élevée nécessiterait soit de modifier les modèles de cosmologie, soit de réviser la compréhension scientifique de la formation des galaxies dans l’univers primitif. L’un ou l’autre scénario nécessite un changement fondamental dans notre compréhension de la création de l’univers, a-t-il ajouté.
Cependant, l’équipe a besoin de plus d’observations et de données pour confirmer ses conclusions, et a admis que plus de données pourraient révéler d’autres explications à ce qu’elle a trouvé.
“C’est notre premier aperçu en arrière aussi loin, 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 possibilité réelle 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 plan est de prendre plus de données sur ces galaxies avec NIRCam, et qui fournira plus de détails sur la distance et la distance de ces galaxies. 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 c’était loin d’être en tête de liste”, a déclaré Leja. “Nous avons trouvé quelque chose que nous n’aurions jamais pensé demander à l’univers – et c’est arrivé bien plus vite que je ne le pensais, mais nous y sommes.”
Lecture complémentaire :
Communiqué de presse de l’État de Penn
Papier naturel
