De récentes simulations informatiques ont fourni une explication potentielle aux « galaxies impossibles » détectées par le télescope spatial James-Webb à l’aube de l’Univers.
Un scénario compatible avec les observations de Webb
Lorsque les astronomes observent une étoile située à 100 années-lumière, ils la voient telle qu’elle était il y a 100 ans, car sa lumière a mis autant de temps à nous parvenir. En étendant cette observation aux confins de l’Univers observable, il est possible de remonter plus de 12 milliards d’années dans le passé. Une période appelée « aube cosmique », au cours de laquelle les premières étoiles et galaxies sont apparues.
Grâce à ses capacités sans précédent, le télescope spatial James-Webb a pu scruter ces « reliques », et ses observations se sont révélées assez déconcertantes. Alors que les astronomes s’attendaient à voir des galaxies en formation, des dizaines d’entre elles semblaient étonnamment matures, remettant potentiellement en question le modèle cosmologique standard.
Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Astrophysical Journal Letters, une équipe d’astrophysiciens dirigée par l’université Northwestern a réalisé des simulations informatiques complexes et identifié un scénario compatible avec les observations de Webb.
Pour estimer la masse et la taille d’une galaxie, la manière la plus simple, utilisée lors de l’analyse des données du télescope de la NASA, consiste à mesurer son éclat. Toutefois, les récentes simulations ont montré que celles de l’aube cosmique pouvaient atteindre le même niveau de luminosité avec des masses beaucoup plus faibles lorsqu’elles passaient par une période de « formation stellaire rapide ».
Explosion d’étoiles
Alors que le rythme auquel les galaxies modernes comme la Voie lactée forment de nouvelles étoiles s’avère régulier, les simulations suggèrent que les premières galaxies de faible masse étaient plus susceptibles de passer par des phases « explosives » suivies de périodes de calme relatif, jusqu’à ce que les étoiles les plus anciennes meurent et alimentent la formation rapide d’une nouvelle génération d’astres.
Selon Claude-André Faucher-Giguère, auteur principal de l’étude, la majeure partie de la lumière d’une galaxie provient des étoiles les plus massives, se consumant plus rapidement. Par conséquent, leur luminosité globale est plus directement liée au nombre d’étoiles formées au cours des derniers millions d’années qu’à leur masse.
Bien entendu, il s’agit uniquement d’un scénario potentiel. Les observations ultérieures de Webb, utilisant d’autres techniques pour mesurer la masse de ces galaxies, pourraient permettre de confirmer cette hypothèse, compatible avec le modèle standard.
