Découverte de galaxies « impossibles », remettant en question les théories de l’évolution cosmique

Des astronomes ont repéré des centaines de galaxies étranges et lointaines semblant former une quantité invraisemblable d’étoiles, ou abriter des trous noirs inexplicablement massifs.

Des caractéristiques défiant notre compréhension du cosmos

Lorsque le télescope spatial James-Webb a commencé à scruter l’Univers primitif, il a identifié des centaines de petites galaxies, prenant la forme de minuscules points rouges, dont l’existence et les caractéristiques semblaient défier notre compréhension du cosmos. S’il avait rapidement été proposé que leur luminosité extrême provenait d’astres ou de trous noirs supermassifs en pleine frénésie alimentaire, aucune de ces hypothèses n’était en accord avec nos modèles.

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Dans le premier scénario, le nombre écrasant d’étoiles nécessaires aurait impliqué que l’Univers possède aujourd’hui une masse bien supérieure à celle estimée, tandis que celui des trous noirs suggérait des monstres cosmiques bien trop grands pour leurs galaxies hôtes. « En supposant que ces deux mécanismes soient en jeu, l’omniprésence de ces points rouges reste difficilement explicable », précise Caitlin Casey, de l’université du Texas à Austin.

Selon les calculs de Fabio Pacucci, du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, et ses collègues, même si 1 % de la luminosité de ces galaxies provenait de trous noirs, ces derniers seraient encore 10 à 100 fois trop massifs, d’après nos observations de l’Univers proche. Ce qui suggère que ces objets extrêmes se formaient et grandissaient beaucoup plus rapidement à l’aube du cosmos.

« C’est la question éternelle de l’œuf ou de la poule : la galaxie s’est-elle formée en premier et le trou noir s’est-il ensuite effondré en son centre, ou ce monstre cosmique est-il apparu en premier et la galaxie s’est-elle ensuite assemblée autour de lui ? », souligne le chercheur et auteur principal de l’étude, pré-publiée sur le serveur arXiv. « Les masses extrêmes de ces trous noirs constituent la preuve la plus solide à ce jour de cette dernière hypothèse. »

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Un puzzle complexe

Pour ne rien arranger, il s’avère que ces petites galaxies précoces présentent d’autres caractéristiques étranges, notamment des étoiles très âgées, et une luminosité étrangement faible dans les longueurs d’onde des rayons X.

« Nos modèles actuels concernant les galaxies et les trous noirs ne s’accordent pas, ce qui signifie qu’il nous manque un élément fondamental », estime Bingjie Wang, de l’université d’État de Pennsylvanie.

Bien que certaines possibilités, comme le fait que les premiers trous noirs dévoraient la matière à un rythme nettement plus soutenu que leurs homologues actuels, puissent contribuer à alléger certaines tensions, davantage d’observations se révéleront nécessaires afin de rassembler les pièces de ce puzzle complexe.

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