Les astronomes ont peut-être résolu l’une des premières énigmes de Webb
Après tout, les scientifiques n’auront peut-être pas à jeter la cosmologie avec l’eau du bain.
Presque immédiatement après que les scientifiques ont pointé le télescope spatial James Webb vers les premières galaxies de l’univers, ils ont vu des choses qui ne correspondaient pas aux règles du cosmos.
Ces galaxies, vues telles qu’elles étaient seulement 500 à 700 millions d’années après le Big Bang, semblaient trop massives et trop matures pour leur jeune âge. C’était comme retrouver des parents et des enfants aux côtés de leurs grands-parents, qui étaient eux-mêmes encore des enfants, ont déclaré deux physiciens dans un article écrit pour le New York Times.
« Ce sont des bananes », a déclaré Erica Nelson, astrophysicienne à l’Université du Colorado à Boulder, plus tôt cette année dans un communiqué. « On ne s’attend tout simplement pas à ce que l’univers primitif soit capable de s’organiser aussi rapidement. Ces galaxies n’auraient pas dû avoir le temps de se former.
Mais de nouvelles recherches spatiales utilisant des simulations informatiques avancées suggèrent que la raison pour laquelle ils apparaissent matures à travers les yeux infrarouges de Webb, dirigé par la NASA et les agences spatiales européenne et canadienne, n’est pas due à leur masse inhabituelle. Bien que la luminosité d’une galaxie corresponde généralement à sa masse, les petites galaxies moins développées pourraient briller tout aussi brillamment à cause d’éclats irréguliers de formation d’étoiles, affirment les scientifiques.
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Un groupe d’astrophysiciens dirigé par l’Université Northwestern a pu le démontrer sans contredire les théories cosmologiques existantes et largement acceptées. L’expérience informatique a également permis de reproduire le même nombre de galaxies brillantes à l’aube cosmique que celles observées par les astronomes avec Webb. La recherche a été publiée cette semaine dans Astrophysical Journal Letters.
« La clé est de reproduire une quantité suffisante de lumière dans un système dans un court laps de temps », a déclaré Guochao Sun, auteur principal de l’étude, dans un communiqué. « Un système n’a pas besoin d’être aussi massif. Si la formation d’étoiles se produit par rafales, elle émettra des éclairs de lumière. C’est pourquoi nous voyons plusieurs galaxies très brillantes. »
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L’une des principales missions de Webb est d’observer l’univers « allumer les lumières » pour la première fois en observant les anciennes galaxies depuis l’aube cosmique – une période comprise entre 100 millions d’années et 1 milliard d’années après le Big Bang. En astronomie, regarder plus loin signifie observer le passé, car la lumière et les autres formes de rayonnement mettent plus de temps à nous atteindre.
L’espace est rempli de gaz et de poussière, ce qui obscurcit la vue sur des sources de lumière extrêmement lointaines et intrinsèquement faibles, mais les ondes lumineuses infrarouges peuvent pénétrer dans les nuages. Un scientifique de la NASA a comparé un jour la sensibilité du télescope infrarouge à la capacité de détecter la chaleur d’un bourdon sur la lune.
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Les simulations de Northwestern ont révélé que les premières galaxies auraient pu subir ce que les intellectuels appellent – nous ne plaisantons pas – « la formation d’étoiles éclatées ». Plutôt que de produire des étoiles à un rythme régulier comme le fait la Voie Lactée, par exemple, ces galaxies produisent des étoiles de manière incohérente, avec une prolifération d’un coup, suivie de périodes de stagnation s’étendant parfois sur des millions d’années avant une autre soi-disant explosion.
La formation d’étoiles éclatées est courante dans les galaxies de faible masse, a déclaré Claude-André Faucher-Giguère, professeur de physique et d’astronomie à Northwestern, sans que l’on sache pourquoi.
« Ce que nous pensons, c’est qu’une explosion d’étoiles se forme, puis quelques millions d’années plus tard, ces étoiles explosent sous forme de supernovae », a-t-il déclaré dans un communiqué. « Le gaz est expulsé puis retombe pour former de nouvelles étoiles, alimentant ainsi le cycle de formation des étoiles. »
Cela pourrait ne pas se produire dans les galaxies plus massives, car leur gravité est plus forte.
Dans ce cas, « lorsque les supernovae explosent, elles ne sont pas assez puissantes pour éjecter du gaz du système », poursuit Faucher-Giguère. « La gravité maintient la galaxie ensemble et la met dans un état stable. »
