D’énormes jeunes galaxies vues par JWST pourraient bouleverser nos modèles de l’univers

Les galaxies repérées par le télescope spatial James Webb semblent bien trop massives pour s’être formées si tôt dans l’histoire de l’univers, ce qui pourrait être un problème pour nos idées sur la formation des galaxies

Par Léa Grue et Alex Wilkins

De nombreuses galaxies de l’univers primitif semblent être beaucoup plus massives que prévu. Les chercheurs utilisant le télescope spatial James Webb (JWST) ont repéré des galaxies avec des masses jusqu’à 100 milliards de fois celle du soleil qui ont dû se former plus rapidement que les modèles actuels ne peuvent l’expliquer.

Ivo Labbé de l’Université de technologie de Swinburne en Australie et ses collègues ont mesuré les distances de six galaxies massives à l’aide d’un phénomène appelé décalage vers le rouge. Les objets qui sont plus éloignés de la Terre s’éloignent de nous plus rapidement, ce qui les fait apparaître plus rouges que les objets proches. Ils ont découvert que ces galaxies se trouvaient toutes à environ 30 milliards d’années-lumière, ce qui signifie qu’elles se sont formées dans les 700 millions d’années suivant le big bang.

“J’aurais deviné que des galaxies comme celle-ci n’existeraient pas si tôt dans l’univers”, déclare Pieter van Dokkum de l’Université de Yale dans le Connecticut, membre de l’équipe de recherche. En effet, les galaxies avaient toutes des masses d’au moins 10 milliards de fois la masse du soleil, dont une pesant 100 milliards de masses solaires. D’après les modèles d’évolution galactique, nous nous attendrions à ce que des galaxies aussi jeunes soient de masse relativement faible, sans beaucoup d’étoiles du tout, puis grandissent avec le temps jusqu’à ce qu’elles ressemblent davantage à notre propre galaxie de la Voie lactée, qui a une masse d’environ 1,5 milliards de masses solaires.

Bien que ces jeunes galaxies soient massives, elles sont aussi étonnamment compactes. “Ce qui pourrait se passer, c’est que les centres des galaxies se forment très tôt, plus tôt que nous ne le pensions, puis le reste de la galaxie se construit autour d’eux”, explique van Dokkum. “Je soupçonne que nous ne cherchons pas des produits finis, mais des débuts qui se sont produits très rapidement.”

Le mécanisme exact derrière cette formation « accélérée » de galaxies – ou formation de noyau galactique, pour ainsi dire – reste à voir. “Si tout cela résiste à une enquête plus approfondie, nous envisageons de devoir repenser une partie de l’histoire ancienne de la formation des galaxies”, déclare Andrew Pontzen de l’University College de Londres.

Une enquête plus approfondie est cependant cruciale, selon Pontzen et les chercheurs. Ce suivi consistera en des observations détaillées et une analyse des spectres lumineux des galaxies avec JWST, ce qui, selon van Dokkum, pourrait prendre environ un an.

Si ces découvertes se confirment, cela pourrait poser un problème pour notre compréhension de l’univers en général, et pas seulement pour la formation des galaxies. “Il nous a été signalé après avoir soumis l’article qu’il n’y avait pas assez de gaz dans l’univers à ce moment-là pour former [as many massive galaxies as this study suggests] – et ça a été un peu un choc », dit Labbé. “Si vous formez ces monstres et qu’ils contiennent plus d’étoiles que le gaz disponible dans l’univers, c’est un peu un problème.” Cela peut signifier que nous devons examiner de près nos modèles de l’univers primitif et de son contenu.