Le télescope spatial James Webb a récemment révélé des images montrant que 90% des galaxies anciennes émettent une lueur si intense que les prévisions des modèles cosmologiques ne concordent pas. Cette luminosité résulte des interactions entre galaxies et de l’excitation du gaz par de jeunes étoiles. Cette découverte nous aidera à comprendre la chimie de l’univers primitif.
L’univers, dans sa jeunesse, était un intense spectacle de lumière, et cette dernière était bien plus intense que nous l’imaginions ! Une révélation surprenante faite par le télescope spatial James Webb (JWST). Dans de nouvelles images, des galaxies formées peu après le big bang, il y a environ 13,8 milliards d’années (soit 500 millions d’années après le commencement), montrent une luminosité inattendue.
Une telle luminosité ne devrait provenir que de galaxies massives selon nos modèles, soit des galaxies comportant au moins autant d’étoiles que la Voie lactée. Cette découverte, détaillée dans The Astrophysical Journal, défie donc les modèles cosmologiques actuels. Elle soulève de ce fait des questions fondamentales sur la formation des galaxies et l’évolution de l’Univers.
La lueur inexpliquée des premières galaxies
En scrutant les confins de l’espace, James Webb a donc révélé que près de 90% des galaxies les plus anciennes, formées peu de temps après le Big Bang, sont caractérisées par des nuages de gaz extrêmement lumineux, produisant des « caractéristiques de raies d’émission extrêmes ». Cette luminosité, émanant des gaz entourant les jeunes étoiles de ces galaxies, est si intense qu’elle surpasse même celle des étoiles.
Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que l’univers primitif était relativement sombre, avec des étoiles et des galaxies qui prenaient progressivement forme et gagnaient en luminosité. La présence de ces nuages de gaz brillants dans les galaxies anciennes suggère que l’univers, même dans ses premiers milliards d’années, était bien plus lumineux et actif que ce que les théories existantes établissent.
Les caractéristiques des galaxies observées par le JWST, formées à peine 500 millions d’années après le Big Bang, suggèrent qu’elles possèdent une taille et une masse comparables à celles de notre propre galaxie. Dans le contexte cosmologique, 500 millions d’années représentent un laps de temps relativement court, surtout lorsqu’on le compare aux milliards d’années nécessaires à la formation de galaxies comme la Voie lactée.
Cette rapidité de formation et cette luminosité intense posent un défi majeur aux théories actuelles. Les modèles existants ne prévoient pas qu’une galaxie puisse atteindre une telle maturité en si peu de temps. Cela suggère que les processus de formation stellaire et d’accumulation de masse dans l’univers primitif étaient beaucoup plus efficaces ou différents de ce que l’on observe dans les galaxies plus récentes.
La clé du mystère : les interactions galactiques
Anshu Gupta, astrophysicien à l’Université Curtin en Australie, apporte une solution à cette énigme cosmologique. Selon ses recherches, cette luminosité exceptionnelle est le résultat direct des interactions entre ces galaxies primitives et leurs voisines. Ces interactions galactiques joueraient un rôle fondamental dans la dynamique de l’univers primitif.
Gupta explique, dans un communiqué, que lorsque ces jeunes galaxies entrent en interaction avec d’autres galaxies proches, cela provoque un refroidissement du gaz présent en leur sein. Ce refroidissement est un facteur clé, car il favorise une intense formation d’étoiles. Ces étoiles, présentes en abondance dans les galaxies formées peu après le Big Bang, émettent un type de rayonnement unique qui joue un rôle important dans cette luminosité.
Ce rayonnement spécifique a la capacité d’exciter le gaz environnant les étoiles. Lorsque ce gaz, qui est normalement inerte, est excité ainsi, il commence à émettre de la lumière. Ce processus amplifie considérablement la luminosité globale des galaxies. En d’autres termes, bien que les étoiles elles-mêmes soient brillantes, c’est l’interaction de leur rayonnement avec le gaz environnant qui génère cette luminosité extrême observée par le JWST.
Ce phénomène explique non seulement la luminosité extraordinaire de ces galaxies, mais aussi leur taille et leur masse impressionnantes. En déclenchant la création de nombreuses étoiles, les interactions contribuent ainsi à la croissance rapide et à la nature massive de ces galaxies primordiales. Ce processus est différent de celui observé dans les galaxies plus jeunes, comme la Voie lactée, où la formation d’étoiles se fait de manière plus graduelle et isolée.
Cette découverte a été rendue possible par la qualité exceptionnelle des données recueillies par le JWST. Cela permet aux scientifiques de mieux comprendre les conditions qui régnaient dans l’univers jeune, une période difficilement accessible de l’histoire cosmique. Sans compter que c’est à ce moment que la majorité des éléments chimiques, à l’exception de l’hydrogène et de l’hélium, ont commencé à se former. Ces éléments se sont constitués dans le cœur des premières étoiles, et leur étude permet de mieux comprendre les processus chimiques et physiques qui ont façonné l’univers.
Une galaxie est une grande structure cosmique composée d'un
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plusieurs types, classés selon leur masse et leur morphologie,
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