Le télescope James-Webb détecte des « monstres rouges » qui bouleversent nos certitudes sur les premières galaxies

Au tout début de l'histoire, il y a de grands halos de matière « noire ». Des halos qui enferment de la matière « ordinaire », du gaz, au sein de structures liées par la gravité. Des galaxies voient alors le jour en convertissant, au plus, 20 % de ce gaz en étoiles. C'est du moins la théorie la plus généralement admise au sein de la communauté des astronomesastronomes. Mais des observations décrites par une équipe internationale de chercheurs dans la revue Nature pourraient remettre ce modèle en question.

Les découvertes ont été réalisées dans le cadre d'un programme du télescope spatial James-Webb (JWST) dont l'objectif est d'analyser systématiquement un échantillon complet de galaxies dites à raies d'émissionémission (ELG). Des galaxies du premier milliard d'années de l'histoire de l'UniversUnivers. Et des galaxies dont les caractéristiques - la présence et l'intensité des raies d'émission, ces lignes brillantes qui se détachent du fond sombre de leur spectrespectre - permettent aux astronomes de mesurer de manière fiable le contenu en étoiles.

Ces galaxies extrêmement massives et poussiéreuses du premier milliard d’années après le Big Bang ont été découvertes grâce au télescope spatial James-Webb par une équipe internationale de chercheurs. Elles indiquent que l’Univers primitif forme des étoiles plus efficacement que prévu. © Nasa, CSA, ESA, M. Xiao & P. A. Oesch (University of Geneva), G. Brammer (Niels Bohr Institute), Dawn JWST Archive

Des galaxies qui forment des étoiles de manière ultra-efficace

Pour la plupart des galaxies étudiées, pas de surprise. Elles se fondent parfaitement dans le modèle. Mais les astronomes ont également débusqué trois « monstres ». Trois galaxies étonnamment massives. Presque autant que notre Voie lactée actuelle. Elles apparaissent rougeoyantes sur les images renvoyées par le télescope spatial James-Webbtélescope spatial James-Webb parce que riches en poussières.

Grâce aux capacités uniques du JWST, les chercheurs ont pu non seulement identifier ces galaxies, mais aussi étudier la manière dont la massemasse stellaire s'y est accumulée au fil du temps. Leurs résultats montrent que ces monstres forment des étoiles presque deux fois plus efficacement que les galaxies de masse inférieure de la même époque ou que les galaxies ordinaires de périodes ultérieures de l'histoire cosmique. « De nombreux processus dans l'évolution des galaxies ont tendance à introduire une étape limitant la vitessevitesse à laquelle le gaz peut se convertir en étoiles, mais d'une manière ou d'une autre, ces "monstres rouges" semblent avoir rapidement surmonté la plupart de ces obstacles », commente Stijn Wuyts, chercheur à l'université de Bath (Royaume-Uni).

Existe-t-il d’autres « monstres rouges » dans l’Univers primitif ?

Trois exceptions à la règle ne suffiront pas à renverser le modèle standard de la cosmologiemodèle standard de la cosmologie. Mais elles soulèvent tout de même des questions sur les théories de la formation des galaxies. Ainsi, les modèles actuels pourraient avoir besoin d'une mise à niveau qui intégrerait des processus permettant à certaines galaxies de devenir aussi massives, aussi tôt dans l'histoire de notre Univers.

Des observations plus précises encore de ces « monstres rouges » sont déjà prévues avec le télescope spatial James-Webb et l'Atacama Large Millimeter Array (Alma, Chili). Elles pourraient aussi révéler d'autres galaxies primitives ultramassives. « Autant de perspectives nouvelles sur les conditions qui ont façonné les premières époques de notre Univers. Nos "monstres rouges" ne sont que le début d'une nouvelle ère dans notre exploration de l'Univers primitif », conclut Mengyuan Xiao, auteur principal de l'étude à l'université de Genève (Suisse).