Des observations faites avec le James Webb Telescope ont révélé plusieurs galaxies formées 500 à 700 millions d’années après le Big Bang qui abritent quasiment autant d’étoiles que la Voie lactée. La découverte, si elle se confirme, remettrait alors en question toute notre compréhension de la formation des galaxies. Les détails de l’étude sont publiés dans Nature.
Combien de temps les étoiles et les galaxies ont-elles commencé à se former après le Big Bang ? Nous n’avons toujours pas de réponse à cette question. La difficulté pour y répondre réside en grande partie dans le fait que la lumière de ces premiers objets s’est profondément décalée dans l’infrarouge au cours de ces derniers milliards d’années à mesure que l’univers se dilatait.
L’un des objectifs de conception du James Webb Telescope, spécialisé dans l’infrarouge, était justement de pouvoir capter une partie de cette lumière autrement inaccessible.
D’énormes galaxies très tôt dans l’univers
Les théories actuellement acceptées par les cosmologistes suggèrent que les premières protogalaxies ont atteint « l’adolescence » un à deux milliards d’années après le Big Bang, survenu il y a environ 13,8 milliards d’années. Peu à peu, ces objets se seraient alors mués en galaxies naines, puis en galaxies de plus en plus grandes à la faveur de fusions galactiques.
Ces données du James Webb Telescope remettent cependant en doute ces idées. Des chercheurs de l’Université d’État de Pennsylvanie auraient en effet isolé la présence d’énormes galaxies à une époque où l’univers n’avait que 3 % de son âge actuel.
La plus brillante de ces galaxies est étonnamment grande. L’extrémité supérieure des estimations suggère en effet une masse d’environ 10^11 masses solaires, ce qui la rendrait plus grande que la Voie lactée. Or, la présence d’autant d’étoiles dans une galaxie seulement 700 millions d’années après le Big Bang n’a tout simplement jamais été vue auparavant.
Une énigme
La formation de galaxies aussi massives défie notre compréhension actuelle de la façon dont la matière noire et l’énergie noire ont façonné l’évolution de l’Univers primitif, car on pensait qu’il n’y avait tout simplement pas assez de matière régulière pour former autant d’étoiles. Les chercheurs soulignent d’ailleurs que ces galaxies sont si massives qu’elles sont « en tension avec 99% des modèles de cosmologie« . Cela signifie que notre compréhension scientifique de la formation des galaxies nécessite peut-être une refonte fondamentale. « Vous ne vous attendez tout simplement pas à ce que l’univers primitif soit capable de s’organiser aussi rapidement« , note Erica Nelson, coauteure de l’étude. « Ces galaxies n’auraient pas dû avoir le temps de se former« .
À l’heure actuelle, toutes les preuves laissent à penser que ces objets célestes sont bien des galaxies. Cependant, les astronomes n’excluent pas l’idée que certains soient autre chose. « C’est notre premier véritable aperçu aussi loin en arrière, il est donc important que nous gardions l’esprit ouvert sur ce que nous voyons« , précise l’astrophyscien Joel Leja dans un communiqué où il souligne que ces objets pourraient être des trous noirs supermassifs. « 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 cent fois supérieure à ce que nous pensions auparavant« .
La prochaine étape sera d’effectuer une analyse spectrale de ces galaxies géantes. Ces prochains travaux devraient permettre de préciser leur distance par rapport à la Terre, mais aussi leur composition chimique.
