Une galaxie nouvellement découverte vient a battu le record pour la première fois, ce qui représente un défi majeur pour nos modèles actuels de formation de galaxies.
Il s’appelle JADES-GS-z14-0 et brille brillamment au début de l’Univers, tel qu’il était moins de 300 millions d’années après la création de l’Univers. Big Bang. Une deuxième découverte récente, appelée JADES-GS-z14-1, s’est avérée presque aussi lointaine.
Les détections, disent les astronomes, sont désormais « non ambigu« , ce qui signifie que Cosmic Dawn pourrait avoir quelques « explications » à faire.
« En janvier 2024, NIRSpec a observé cette galaxie, JADES-GS-z14-0, pendant près de dix heures, et lorsque le spectre a été traité pour la première fois, il y avait des preuves sans ambiguïté que la galaxie était effectivement à un décalage vers le rouge de 14,32, battant le précédent record de galaxie la plus éloignée, » disent les astronomes Stefano Carniani de la Scuola Normale Superiore en Italie et Kevin Hainline de l’Université de l’Arizona.
« D’après les images, la source a un diamètre de plus de 1 600 années-lumière, ce qui prouve que la lumière que nous voyons provient principalement de jeunes étoiles et non d’une émission à proximité d’un espace supermassif en pleine croissance. trou noir. Cette quantité de lumière stellaire implique que la galaxie fait plusieurs centaines de millions de fois la masse du Soleil ! Cela soulève la question suivante : comment la nature peut-elle créer une galaxie aussi brillante, aussi massive et aussi grande en moins de 300 millions d’années ? »
Trois articles distincts ont été téléchargés sur le serveur de préimpression arXiv. Ils n’ont pas encore été évalués par des pairs, mais tous trois aboutissent à la même conclusion. JADES-GS-z14-0 est bien là, un point de données brillant qui représente une nouvelle voie à suivre pour comprendre comment l’Univers s’est formé, au tout début.
Jusqu’à relativement récemment, nous avions très peu de connaissances concrètes sur la période connue sous le nom d’Aube Cosmique, le premier milliard d’années après le Big Bang il y a 13,8 milliards d’années. C’est parce que l’Univers primitif était rempli d’un brouillard d’hydrogène neutre qui diffusait la lumière, l’empêchant de se propager.
Ce brouillard n’a pas duré ; il a été ionisé et éclairci par la lumière ultraviolette émise par les objets du premier Univers, et à la fin de l’Aube Cosmique, l’espace était transparent.
Mais à ce moment-là, il y avait tout un tas d’étoiles et de galaxies qui traînaient dans les parages. Si nous voulons savoir comment tout cela s’est formé, nous devons être capables de voir dans le brouillard.
C’est une des choses JWST, avec ses puissants yeux infrarouges, a été conçu pour cela. Le rayonnement infrarouge est capable de traverser des milieux denses que la lumière ne peut pas traverser, ses longues longueurs d’onde étant capables de les traverser avec une diffusion minimale. Il a mené le JWST Enquête extragalactique profonde avancée (JADES), à la recherche d’objets dans les 650 millions d’années qui ont suivi le Big Bang, avec des résultats très intéressants.
Une chose que nous avons constatée à plusieurs reprises est les gros objets beaucoup plus tôt que prévu. C’est assez époustouflant, car nous partons du principe que des choses comme les objets supermassifs trous noirs et les galaxies mettent beaucoup de temps à se former – bien plus longtemps que la période pendant laquelle nous les observons.
Mais JADES-GS-z14-0 remporte le gâteau. Elle est très grande et très brillante, ce qui n’est pas du tout ce à quoi les astronomes ont prédit l’apparence des galaxies au début de l’Univers. Premièrement, sa taille montre que la majeure partie de la lumière doit provenir des étoiles, plutôt que de l’éclat de la lumière provenant de l’espace autour d’un trou noir supermassif en pleine croissance.
L’analyse de sa lumière révèle la présence de beaucoup de poussière et d’oxygène, ce qui est inattendu si tôt. De tels éléments lourds devraient être fabriqués à l’intérieur d’étoiles qui devraient ensuite exploser. Ces caractéristiques suggèrent que plusieurs générations d’étoiles massives ont dû vivre et mourir déjà 300 millions d’années après le Big Bang.
Étant donné que les plus grandes étoiles d’aujourd’hui ont une durée de vie de quelques millions d’années seulement, ce n’est pas impossible, mais ce n’est pas encore tout à fait ce que les astronomes s’attendaient à trouver.
Dans l’ensemble, la galaxie suggère que nous devons repenser l’Univers primitif, montrant que le grand nombre de sources de lumière que nous y voyons ne peut pas être entièrement expliqué par la croissance des trous noirs. D’une manière ou d’une autre, de grandes galaxies brillantes et bien formées peuvent se rassembler au début de l’aube cosmique.
« JADES-GS-z14-0 devient désormais l’archétype de ce phénomène », Carniani dit. « Il est stupéfiant que l’Univers puisse créer une telle galaxie en seulement 300 millions d’années. »
L’article de découverte dirigé par Carniani peut être trouvé sur arXiv. Des articles simultanés étudiant les propriétés de la lumière de la galaxie peuvent être trouvés sur arXiv ici et ici.
