Notre compréhension de la formation des galaxies, généralement perçue comme un processus chaotique dans l’univers primitif, est maintenant perturbée par la découverte de la galaxie JADES-GS+53.18343-27.79097. Cette galaxie primitive semble avoir évolué calmement, développant progressivement un noyau central dense et un disque de formation d’étoiles. Cela suggère que les galaxies primitives peuvent se développer de manière ordonnée, formant des structures complexes sans nécessiter de collisions ou de fusions majeures.
La formation des galaxies est un processus complexe qui a lieu sur des milliards d’années. Dans l’univers primitif, on pensait que ce processus était particulièrement tumultueux. Les protogalaxies, qui sont les précurseurs des galaxies que nous voyons aujourd’hui, étaient souvent en collision et fusionnaient entre elles dans un environnement cosmique plus dense et plus chaotique. Ces collisions et fusions pouvaient conduire à des bouleversements majeurs dans la structure et la dynamique des galaxies en formation.
De plus, les scientifiques estimaient que les galaxies primitives pouvaient s’effondrer rapidement sous leur propre gravité. Cet effondrement conduirait à la formation rapide de structures galactiques, comme les bulbes centraux — région dense et arrondie d’étoiles qui se trouve au centre de la galaxie, englobant une région plus large que le noyau — et les disques d’étoiles. Ce processus serait également chaotique, avec des régions de formation intense d’étoiles et des mouvements de matière violents.
Récemment, une équipe internationale de chercheurs a découvert, grâce au télescope spatial James Webb, une galaxie mature morphologiquement, nommée JADES-GS+53.18343-27.79097, qui existait dans les premiers 700 millions d’années de l’histoire de l’univers, et qui suggère de ce fait un scénario différent. Elle semble avoir évolué de manière plus calme, similaire à la façon dont les galaxies évoluent dans l’univers plus âgé, environ un milliard d’années après le Big Bang. L’étude est disponible sur la plateforme arXiv.
Une croissance allant de l’intérieur vers l’extérieur
La galaxie JADES-GS+53.18343-27.79097 est une galaxie à haut taux de formation stellaire. Elle a une masse équivalente à environ 400 millions de fois celle de notre soleil. Cette galaxie est composée de trois parties principales : un centre très dense, un disque où de nouvelles étoiles se forment rapidement, et un groupe d’étoiles en formation. Chacune de ces parties a sa propre histoire de création d’étoiles, induisant une grande complexité structurelle et une évolution dynamique.
Le centre de cette galaxie ancienne est, selon les auteurs, très dense en étoiles. Même si cette galaxie est 1000 fois moins massive que les plus grandes galaxies connues aujourd’hui, la concentration en son centre est presque aussi élevée. C’est surprenant, car cette galaxie est plutôt petite, mais elle a beaucoup d’étoiles regroupées au centre.
De plus, les chercheurs ont remarqué, malgré ce noyau dense, que le profil radial du taux de formation d’étoiles — c’est-à-dire comment la formation d’étoiles dans une galaxie change en fonction de la distance depuis le centre de la galaxie — spécifique de la galaxie augmente fortement vers la périphérie.
Ces observations ont mené l’équipe à envisager un modèle de « croissance de l’intérieur vers l’extérieur », où la formation d’étoiles commence au centre de la galaxie et se propage ensuite vers l’extérieur pour former un disque d’étoiles, comme si la galaxie grandissait en ajoutant de nouvelles étoiles à sa périphérie.
C’est la première fois que les scientifiques observent ce type de croissance dans une galaxie. C’est particulièrement intéressant, car cela s’est produit pendant l’époque de la Réionisation. Il s’agit d’une période très ancienne de l’histoire de l’univers où les premières étoiles et galaxies se formaient, ionisant l’hydrogène neutre qui remplissait l’univers.
L’Univers, encore plus complexe qu’on ne le pensait…
Il faut savoir que cette période de réionisation est cruciale pour comprendre la formation et l’évolution des premières galaxies issue des conclusions des auteurs, concernant la croissance de l’intérieur vers l’extérieur dans une galaxie aussi primitive. Cela pourrait renouveler notre perception de l’Univers et aider à affiner les modèles théoriques sur la formation des galaxies.
Ainsi, même dans l’univers primitif, les galaxies semblent évoluer de manière plus calme et ordonnée, formant des structures complexes et pouvant subir des processus évolutifs dynamiques, sans nécessiter de collisions ou de fusions majeures. Cela pourrait également fournir des indices sur les processus physiques qui régissent l’évolution morphologique et la diversité structurelle des galaxies, y compris la formation des bulbes galactiques et des disques d’étoiles.
Cependant, comme l’écrivent les auteurs, il reste de nombreuses questions sans réponse, notamment concernant le processus de formation d’une telle structure dans une galaxie aussi primitive. La croissance allant de l’intérieur vers l’extérieur de cette galaxie est certes observée, mais les scientifiques ne savent toujours pas pourquoi ni comment elle se produit, ni quels facteurs et mécanismes entrent en jeu.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires. En attendant, cette étude aidera probablement à orienter les futures observations astronomiques afin d’identifier d’autres galaxies primitives présentant une croissance allant de l’intérieur vers l’extérieur.
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