Comparaison des images de 13 galaxies obtenues avec Hubble (HST, à gauche) et avec James-Webb (JWST, à droite). Chaque ligne correspond à une galaxie vue avec différents filtres. Image: L. Ferreira, C. Conselice
Dans le chaos du jeune Univers, il y a environ 10 milliards d’années, la formation d’étoiles et de galaxies est à son apogée. Le milieu est dense et de violentes collisions entre galaxies donnent naissance à des agrégats aux formes grossières et biscornues.
C’est du moins ce qu’avaient laissé croire les images du télescope spatial Hubble, confortant le scénario privilégié par les cosmologistes. Or, le scénario en question vient de voler en éclats ! Sous l’œil perçant du télescope spatial James-Webb (TSJW), lancé il y a deux ans, les galaxies fusionnées en question se sont révélées être en grande partie belles et rondes comme des crêpes.
« Leur structure en forme de disque était déjà présente, mais elle ne pouvait pas être détectée par Hubble, explique Leonardo Ferreira, chercheur postdoctoral à l’Université de Victoria et premier auteur de l’article publié dans l’Astrophysical Journal. Cela remet en question notre compréhension des fusions de galaxies : soit le disque se reforme plus facilement [après la collision] que ce que l’on pensait, soit nous ne comprenons pas bien le rôle de ces collisions dans l’évolution des galaxies. Il s’agit probablement de ces deux hypothèses à la fois. »
Quoi qu’il en soit, les chiffres sont parlants : sur 3956 galaxies réexaminées par l’équipe internationale (le plus gros échantillon scruté jusqu’ici par le TSJW), plus de 40 % étaient des disques en rotation, exactement comme la Voie lactée. C’est 10 fois plus que prévu ! Les astronomes considéraient plutôt que ces galaxies dites spirales, avec leurs bras délicats, s’étaient généralisées à partir de six milliards d’années, dans un Univers plus calme.
« Nous continuons d’examiner ces galaxies pour déterminer combien d’entre elles présentent des traces d’interactions violentes, en fouillant dans les tonnes de données publiques du TSJW, poursuit l’astronome. En parallèle, nous essayons de déterminer en quoi nos modèles cosmologiques divergent de ces nouvelles observations. »
Une nouvelle lumière
Le TSJW a beau être flambant neuf, ce n’est pas la première fois qu’il ébranle le dogme. Petit rappel : la lumière émise par les objets très lointains est « étirée » vers les longueurs d’ondes infrarouges par l’expansion du cosmos. En captant la lumière infrarouge avec une sensibilité inédite, les instruments du TSJW peuvent observer des galaxies très lointaines, et donc très anciennes. Le TSJW nous éclaire donc sur la nature des galaxies primordiales, remontant aussi loin qu’il y a 13,5 milliards d’années, juste après le Big Bang.
Ces premières galaxies aussi apparaissent sous un nouveau jour. En février 2023, une équipe australienne décrivait dans Nature l’observation de galaxies primordiales de 10 à 100 fois plus massives que ce que prédisait la théorie ! Et fin septembre, une étude danoise publiée dans Nature Astronomy rapportait que ces dernières contenaient un taux d’éléments lourds quatre fois plus bas que prévu, dérogeant à la règle qui s’applique dans la quasi-totalité du cosmos. Bref, avec l’arrivée du TSJW, les certitudes vacillent.
« La communauté astronomique découvre des objets qui défient certaines des conceptions courantes sur la formation des galaxies, résume Leonardo Ferreira. Cependant, cela ne veut pas dire que tout est faux : nous avons des morceaux de puzzle pour reconstituer la chronologie de l’Univers, des images fixes avec des horodatages [c’est-à-dire associées à un âge précis], mais il nous manque beaucoup d’informations intermédiaires. » Des informations que le TSJW est bien parti pour livrer.
