Les astronomes utilisant le James Webb Space Telescope (JWST) et le Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA) ont découvert 70 anciennes galaxies poussiéreuses qui se sont formées étonnamment tôt dans l’histoire de l’univers. Ces galaxies, observées telles qu’elles existaient moins d’un milliard d’années après le Big Bang, contiennent des niveaux étonnamment élevés d’éléments lourds (« métaux »), remettant en question les modèles actuels d’évolution galactique.
Richesse métallique inattendue
Les modèles cosmologiques actuels prédisent que les éléments lourds n’auraient pas dû être présents en si grande abondance si tôt dans l’univers. Les étoiles forgent ces éléments plus lourds grâce à la fusion nucléaire, et on s’attendait à ce que les premières générations d’étoiles soient relativement pauvres en métaux. Cependant, ces galaxies nouvellement découvertes étaient déjà riches en métaux, ce qui implique que la formation d’étoiles a commencé plus tôt et plus efficacement qu’on ne le pensait auparavant.
Selon Jorge Zavala de l’Université du Massachusetts Amherst, « les galaxies poussiéreuses sont des galaxies massives contenant de grandes quantités de métaux et de poussière cosmique… Et ces galaxies sont très anciennes, ce qui signifie que les étoiles se sont formées au début de l’univers, plus tôt que ne le prédisent nos modèles actuels. »
Comment la découverte s’est produite
La recherche a commencé avec l’identification par ALMA d’une population de 400 galaxies brillantes et poussiéreuses. Les observations ultérieures du JWST ont réduit cette liste à 70 candidats faibles à la limite de l’univers observable, dont beaucoup n’avaient jamais été vus auparavant. En combinant les données des deux télescopes, les astronomes ont confirmé que ces galaxies se sont formées 500 millions d’années après le Big Bang. Cette chronologie oblige à réévaluer la rapidité avec laquelle les structures galactiques se sont développées après la naissance de l’univers.
Relier les points
Ces anciennes galaxies semblent liées à deux autres types de galaxies précédemment découverts : des galaxies extrêmement brillantes, formant des étoiles, et des galaxies plus anciennes, « au repos », qui ne produisent plus d’étoiles. Zavala compare cela au fait d’avoir « des instantanés du cycle de vie de ces galaxies rares ». Les galaxies brillantes représentent la jeunesse, les galaxies calmes représentent la vieillesse et les galaxies poussiéreuses nouvellement découvertes comblent le vide en tant que jeunes adultes.
Cette connexion suggère que notre compréhension de l’évolution galactique est incomplète. Si ces trois populations sont effectivement liées, alors la formation des étoiles doit avoir commencé plus tôt et s’est déroulée plus rapidement que ne le permettent les théories existantes.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour consolider ces liens, mais les preuves actuelles impliquent que notre chronologie cosmique doit être révisée. La découverte de ces premières galaxies riches en métaux soulève des questions fondamentales sur la façon dont les étoiles se sont formées et les galaxies ont mûri au début de l’univers.
