Un peu plus d’un an après son lancement historique, la NASA Télescope spatial James Webb (JWST) défie les attentes des astronomes concernant l’univers primitif et montre que les galaxies massives se sont probablement formées beaucoup plus tôt que prévu.

JWST voit au loin infrarouge partie du spectre électromagnétique invisible à nos yeux, selon Nasa. Cela signifie que le télescope est optimisé pour capturer la lumière de l’univers primitif, qui a été étirée vers ces longueurs d’onde plus longues et plus rouges à mesure que l’univers s’est étendu au fil du temps – un processus connu sous le nom de décalage vers le rouge.

Les galaxies peuvent être de différents types, y compris de belles galaxies spirales comme la nôtre voie Lactéeainsi que les types elliptiques ou irréguliers, astronome Jeyhan Kartaltepe du Rochester Institute of Technology à New York a déclaré lors d’une conférence de presse lors de la 241e réunion de l’American Astronomical Society à Seattle, Washington.

Le télescope spatial Hubble avait déjà repéré tous les différents types de galaxies il y a 11 milliards d’années, suggérant que leur formation s’était produite encore plus tôt, a-t-elle ajouté. Certains chercheurs pensaient que JWST pourrait enfin entrevoir ces premières étapes de la formation des galaxies parce que le télescope voit plus loin dans l’histoire cosmique que Hubble, a déclaré Kartaltepe.

Elle et son équipe ont analysé 850 galaxies il y a entre 11 et 13 milliards d’années, les classant selon qu’elles étaient spirales, elliptiques, irrégulières ou une combinaison des trois. Ils ont découvert que le pourcentage de chaque type de galaxie restait à peu près le même que dans l’univers moderne tout au long de cette période.

Cela indique que les galaxies étaient déjà assez matures même à ce stade de l’histoire cosmique, a déclaré Kartaltepe. « Nous ne voyons vraiment pas encore la première formation de galaxies », a-t-elle ajouté. Les découvertes de son équipe ont été acceptées pour publication dans l’Astrophysical Journal, selon l’Institut de technologie de Rochester.

Les plus anciennes galaxies de l’univers ?

Une autre vue déroutante de l’univers primitif est venue de l’astronome Haojing Yan de l’Université du Missouri. Lui et ses collègues ont examiné l’un des premiers instantanés de JWST – un champ d’étoiles, de galaxies et d’amas galactiques connu sous le nom de SMACS 0723 – et a identifié certaines des plus anciennes galaxies jamais observées.

L’équipe de Yan a identifié 87 galaxies dans ce champ qui auraient pu être présentes à peine 200 à 400 millions d’années après la Big Bang, une époque extrêmement précoce pour voir autant de galaxies. Une analyse plus approfondie sera nécessaire pour confirmer que ces galaxies primordiales sont en fait situées à des temps si anciens, mais Yan a dit qu’il « parierait 20 dollars et une bière » qu’au moins la moitié finira par être correctement placée dans des temps aussi anciens.

Alors que de nombreux chercheurs pensaient que JWST trouverait au moins une poignée de galaxies si loin dans l’histoire cosmique, peu s’attendaient à ce qu’il en découvre autant, a ajouté Yan. « Même si seulement une petite fraction s’avère être réelle », a-t-il dit, « alors notre image précédemment privilégiée de la formation des galaxies dans l’univers primitif doit être révisée. »

Yan a refusé de spéculer sur ce qui aurait pu provoquer la formation de galaxies beaucoup plus tôt que prévu dans l’univers, mais il a déclaré qu’il appartenait maintenant aux théoriciens de trouver des explications plausibles à de telles observations. Les travaux de son équipe sont parus dans le Journal d’Astrophysique en décembre.

‘Petits pois’ de la nuit des temps

Astrophysicien James Rhoads du Goddard Spaceflight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, a offert un dernier aperçu de l’univers primitif lors de la conférence de presse de l’AAS. En analysant également l’image en champ profond SMACS 0723 de JWST, lui et ses collègues ont identifié trois minuscules galaxies dont les compositions chimiques correspondent très étroitement à un type rare de galaxie surnommé « pois verts ».

Repérées pour la première fois par des scientifiques citoyens travaillant avec la collaboration Galaxy Zoo en 2009, les galaxies de pois verts sont très petites – environ 5 000 années-lumière de diamètre, soit seulement un 20e de la taille de la Voie lactée – et abritent une grande quantité de formation d’étoiles, dit Rhoads.

Les pois verts sont rares, ne représentant que 0,1 % de toutes les galaxies voisines, et sont très vierges, selon Nasa. Alors que les étoiles brûlent hydrogène et hélium, ils forment des éléments plus lourds comme l’oxygène et le carbone, et dans leur agonie ils crachent de tels éléments à travers une galaxie. Mais les pois verts ont de très faibles niveaux d’éléments plus lourds, contenant environ un cinquième de l’oxygène de la Voie lactée, similaires aux trois objets repérés par le JWST.

« Nous avons trouvé ce qui pourrait être les galaxies les plus chimiquement primitives », a déclaré Rhoads lors de la conférence de presse, ajoutant que les astronomes peuvent utiliser leurs homologues modernes pour étudier ces anciennes valeurs aberrantes et en savoir plus sur l’univers primitif. Les résultats sont apparus le 3 janvier dans le Lettres du journal astrophysique.

Rhoads a suggéré que les galaxies de pois verts modernes pourraient être «un peu comme des fossiles vivants de la formation des premières galaxies. Coelacanthes, si vous voulez », se référant à une espèce de poisson autrefois considérée comme éteinte jusqu’à ce qu’elle soit découverte au large des côtes de l’Afrique du Sud en 1938.