Les jeunes galaxies trompent-elles les scientifiques ?

Lorsque les scientifiques ont observé les premières images des galaxies les plus anciennes de l’univers capturées par le télescope spatial James Webb (JWST), ils ont été stupéfaits. Les jeunes galaxies semblaient trop lumineuses, trop massives et trop matures pour s’être formées si peu de temps après le Big Bang.

Une équipe d’astrophysiciens dirigée par l’Université Northwestern a découvert, grâce à de nouvelles simulations, que ces galaxies ne sont probablement pas si massives après tout. Cette découverte s’inscrit dans le modèle standard de la cosmologie.

Des galaxies trompeusement massives

Les galaxies en question ont surpris les chercheurs par leur luminosité et leur apparence massive. «La découverte de ces galaxies a été une grande surprise car elles étaient nettement plus lumineuses que prévu», a déclaré Claude-André Faucher-Giguère, auteur principal de l’étude. Les chercheurs se sont demandé comment ces galaxies massives avaient pu se former si rapidement après le Big Bang.

La formation d’étoiles en rafales

Les simulations réalisées par l’équipe de chercheurs ont montré que la luminosité de ces galaxies pouvait s’expliquer par des rafales irrégulières et brillantes de formation d’étoiles. Guochao Sun, qui a dirigé l’étude, explique : «Si la formation d’étoiles se produit par rafales, elle émettra des éclairs de lumière. C’est pourquoi nous voyons plusieurs galaxies très lumineuses.»

Cette découverte permet de comprendre pourquoi les jeunes galaxies semblent si massives tout en restant cohérente avec le modèle standard de la cosmologie.

Le projet FIRE et les simulations

Les chercheurs ont utilisé des simulations informatiques avancées pour modéliser la formation des galaxies juste après le Big Bang. Ces simulations font partie du projet Feedback of Relativistic Environments (FIRE), cofondé par Faucher-Giguère et des collaborateurs d’autres institutions.

Les simulations FIRE combinent la théorie astrophysique et des algorithmes avancés pour modéliser la formation des galaxies, permettant aux chercheurs d’étudier comment les galaxies se forment, grandissent et changent de forme.

En synthèse

Les chercheurs ont découvert, grâce à des simulations informatiques, que les galaxies observées par le télescope spatial James Webb ne sont probablement pas aussi massives qu’elles en ont l’air. La luminosité de ces galaxies s’explique par des rafales de formation d’étoiles, un phénomène appelé «formation d’étoiles en rafales».

Cette découverte permet de mieux comprendre l’apparence trompeuse de ces jeunes galaxies et s’inscrit dans le modèle standard de la cosmologie.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce qui a surpris les scientifiques dans les images des galaxies ?

Les scientifiques ont été surpris par la luminosité, la masse et la maturité apparentes de ces jeunes galaxies, qui semblaient trop développées pour s’être formées si peu de temps après le Big Bang.

2. Comment les chercheurs expliquent-ils la luminosité de ces galaxies ?

Les chercheurs ont découvert, grâce à des simulations, que la luminosité de ces galaxies peut s’expliquer par des rafales irrégulières et brillantes de formation d’étoiles, un phénomène appelé «formation d’étoiles en rafales».

3. Qu’est-ce que le projet FIRE ?

Le projet Feedback of Relativistic Environments (FIRE) est un projet de simulations informatiques qui combine la théorie astrophysique et des algorithmes avancés pour modéliser la formation des galaxies. Il permet aux chercheurs d’étudier comment les galaxies se forment, grandissent et changent de forme.

4. Quelle est la différence entre la formation d’étoiles en rafales ?

La formation d’étoiles en rafales se produit lorsque les étoiles se forment de manière irrégulière, avec de nombreuses étoiles formées en même temps, suivies de millions d’années avec très peu de nouvelles étoiles, puis à nouveau de nombreuses étoiles. La formation d’étoiles régulière, en revanche, se produit à un rythme constant, avec un nombre croissant d’étoiles au fil du temps.

5. Comment cette découverte s’inscrit-elle dans le modèle standard de la cosmologie ?

La découverte que la luminosité des jeunes galaxies peut s’expliquer par la formation d’étoiles en rafales permet de comprendre pourquoi elles semblent si massives tout en restant cohérente avec le modèle standard de la cosmologie.

Légende illustration principale : «Conception artistique des premières galaxies en combustion. Les étoiles et les galaxies sont représentées par des points lumineux blancs, tandis que la matière noire et le gaz, plus diffus, sont représentés en violet et en rouge.» – Credit: Aaron M. Geller, Northwestern, CIERA + IT-RCDS

Article : « . Bursty Star Formation Naturally Explains the Abundance of Bright Galaxies at Cosmic Dawn . » – DOI : 10.3847/2041-8213/acf85a