Le télescope spatial James-Webb découvre les galaxies les plus anciennes jamais observées

Le télescope spatial James-Webb (JWST) a récemment observé cinq galaxies candidates datant de seulement 200 millions d’années après le Big Bang, ce qui en fait les plus anciennes jamais détectées. Ces galaxies, situées à environ 13,6 milliards d’années-lumière, pourraient être parmi les premières à s’être formées dans l’Univers primitif. Si ces découvertes sont confirmées, elles offriront aux astronomes une occasion unique d’étudier la formation des galaxies et la manière dont la matière s’est agrégée dans l’Univers naissant.

Une découverte dans l’Univers lointain

Les chercheurs soulignent que selon les modèles actuels de formation des structures cosmiques, des fluctuations primordiales dans le fond diffus cosmologique ont conduit à la formation des premières galaxies durant l’aube cosmique, marquant le début de l’ère de la « première lumière ». Ces galaxies primitives ont été jusqu’ici hors de portée des observations, mais grâce au JWST, une avancée majeure a été réalisée.

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Les cosmologistes pensaient auparavant que les premiers amas d’étoiles avaient commencé à fusionner et à former des galaxies quelques centaines de millions d’années après le Big Bang. Ces premières galaxies auraient évolué pour devenir des galaxies naines, qui se sont ensuite agrandies en fusionnant les unes avec les autres pour donner des galaxies comme la nôtre. Cependant, déterminer précisément le moment et la rapidité de ce processus reste complexe, car la lumière de ces galaxies est extrêmement faible et l’expansion de l’Univers a étiré leurs longueurs d’onde vers l’infrarouge.

Grâce à sa capacité à observer dans l’infrarouge, le JWST a permis de détecter des galaxies qui remontent à une époque extrêmement reculée, à peine 200 millions d’années après la naissance de l’Univers. Ces galaxies primitives sont parmi les premières à s’être formées et fournissent des indices cruciaux sur la manière dont la matière s’est agrégée pour donner naissance aux premières structures cosmiques. Les résultats, qui n’ont pas encore fait l’objet d’une évaluation par les pairs, sont publiés sur arXiv.

La lentille gravitationnelle

Le JWST, capable de détecter la lumière dans le spectre infrarouge, peut observer ces premières étapes de l’Univers. Cependant, la lumière des premières galaxies est trop faible pour être perçue seule. Pour surmonter ce défi, les chercheurs ont utilisé la « lentille gravitationnelle », un phénomène prédit par Einstein dans sa théorie de la relativité générale. 

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Ce phénomène se produit lorsqu’un objet massif, comme une autre galaxie, déforme l’espace-temps et amplifie la lumière venant d’objets plus éloignés. Ainsi, en dirigeant le JWST vers une région où la lumière d’une galaxie lointaine est concentrée par la gravité de la galaxie Abell S1063, les astronomes ont pu capter la lumière émise par ces galaxies primitives. Cette technique permet au télescope d’explorer des régions de l’Univers que d’autres télescopes, comme Hubble, ne pouvaient atteindre.

Vers une nouvelle compréhension de la formation des galaxies

Ces résultats pourraient fournir aux scientifiques des informations essentielles pour tester leurs théories sur la façon dont l’Univers s’est structuré après le Big Bang et sur l’évolution des premières étoiles et galaxies. Si les observations sont confirmées, ces galaxies seront plus jeunes que la première galaxie confirmée, JADES-GS-z14-0, de 90 millions d’années. Le fait qu’elles aient toutes été découvertes dans la même région du ciel suggère qu’il pourrait en exister bien d’autres encore. 

Les scientifiques tentent de comprendre comment ces galaxies ont pu se former si rapidement, même si les solutions à cette énigme cosmique sont encore difficiles à trouver. Pour expliquer la naissance rapide des étoiles qu’elles contiennent, les astronomes envisagent des théories telles que la rétroaction des explosions de supernova, l’apparition plus précoce de trous noirs supermassifs ou l’effet de l’énergie noire.

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Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.