Les galaxies du premier univers avaient la forme de bananes, selon une étude – BisnisUpdate.com

À quoi ressemblerait une galaxie nouvellement née ? Pendant longtemps, de nombreux astrophysiciens et cosmologistes ont pensé que les nouvelles galaxies ressembleraient aux sphères et aux disques connus dans l’univers moderne.

Cependant, d’après l’analyse de nouvelles images du télescope spatial James Webb, les bébés galaxies ne sont ni sphériques ni en forme de disque. Ils ont la forme de bananes. Ou des cornichons, des cigares ou des planches de surf – choisissez votre propre métaphore. C’est la conclusion provisoire d’une équipe d’astronomes qui a examiné les images d’environ 4 000 bébés galaxies observées par Webb au début des temps.

“C’était un résultat surprenant et inattendu, malgré les allusions à Hubble”, a déclaré Viraj Pandya, chercheur postdoctoral à l’Université de Columbia, en faisant référence au télescope spatial Hubble. Il est l’auteur principal d’un article qui sera bientôt publié dans l’Astrophysical Journal sous le titre provocateur « Banana Galaxy ». Dr. Pandya doit faire une présentation de son travail mercredi lors de la réunion de l’American Astronomical Society à la Nouvelle-Orléans.

Si ce résultat est correct, les astronomes affirment que cela pourrait changer leur compréhension de la façon dont les galaxies émergent et se développent. Cela pourrait également donner un aperçu de la nature mystérieuse de la matière noire, une forme inconnue et invisible de matière dont on pense qu’elle constitue une grande partie de l’univers et qui pèse plus de 5 fois plus que la matière atomique. La matière noire entoure les galaxies et offre un endroit pour les faire grandir.

Ces résultats s’appuient sur des indications d’observations précédentes du télescope Hubble selon lesquelles les premières galaxies étaient en forme de cornichon, a déclaré Joel Primack, astronome à l’Université de Californie à Santa Cruz et l’un des auteurs du nouvel article.

Dans un courriel, Alan Dressler des Observatoires Carnegie, qui n’était pas impliqué dans l’étude du Dr. Pandya, a décrit les résultats comme « importants – je pense qu’ils sont importants – très importants, s’ils sont vrais ».

“J’ai encore des doutes sur ces résultats, compte tenu de la difficulté de réaliser de telles mesures”, a-t-il ajouté. “Surtout pour les galaxies lointaines, petites et peu brillantes (je parle de galaxies).”

Dr Équipe Pandya a analysé des images de galaxies dans une région du ciel plus petite que la pleine lune connue sous le nom de Extended Groth Strip, qui a été étudiée par de nombreux autres télescopes, dont le télescope Hubble. Les images ont été obtenues grâce à une collaboration internationale appelée enquête Cosmic Evolution Early Release Science, ou CEERS.

L’équipe prévoit d’étendre ses observations à d’autres régions bien étudiées du cosmos. “Cela nous permettra d’identifier des galaxies ayant différentes formes tridimensionnelles dans le ciel” et de faciliter les observations spectroscopiques indispensables, a écrit le Dr. Pandya dans un e-mail.

Les galaxies sont les cités-états du cosmos. Dans l’univers visible, on estime qu’il existe environ deux mille milliards de galaxies, chacune contenant environ mille milliards d’étoiles. Cependant, l’univers visible ne représente qu’une petite partie de ce qui existe. La majeure partie de la matière dans le cosmos semble être de la matière noire ; Quelle que soit la matière noire, ce sont les os invisibles de l’univers que nous voyons.

Les astronomes pensent désormais que les galaxies sont nées de fluctuations aléatoires de la densité de matière et d’énergie lors du Big Bang. À mesure que l’espace s’agrandit, des zones plus denses disparaissent et la matière noire se rassemble, entraînant avec elle la matière normale. Cette matière finit par se reconstituer et s’illumine sous forme d’étoiles et de galaxies ou disparaît dans des trous noirs. Le télescope Webb a été conçu pour sonder cette époque formatrice et mystérieuse ; Grâce à des miroirs géants et des capteurs infrarouges, ce télescope peut voir les galaxies les plus lointaines, et donc les plus anciennes.

Dr. Pandya et ses collègues ont étudié la forme tridimensionnelle des galaxies en analysant statistiquement leurs projections bidimensionnelles dans le ciel. Si ces premières galaxies étaient des sphères ou des disques orientés de manière aléatoire dans l’espace, elles montreraient parfois leur face complète, apparaissant ronde et circulaire, dans les télescopes.

Mais les astronomes n’en voient pas beaucoup. Au lieu de cela, ils ont vu beaucoup de cornichons et de bananes.

«Ils semblent très linéaires», explique le Dr. Pandya, “avec plusieurs galaxies montrant des taches lumineuses disposées comme des perles sur un collier”.

De telles galaxies de forme ovale sont rares aujourd’hui, mais elles représentent jusqu’à 80 % des galaxies de l’échantillon du CEERS, qui couvre environ 500 millions d’années après le Big Bang.

“Leur masse leur permet d’être les ancêtres de galaxies comme la Voie lactée”, a déclaré le Dr. Pandya, « implique que notre propre galaxie a peut-être connu une phase morphologique similaire en forme de cigare/planche de surf dans le passé ».

Dans l’univers moderne, les galaxies semblent exister sous deux formes fondamentales : des nuages ​​sphériques sans relief appelés ellipsoïdaux et des disques en forme de toile d’araignée comme la maison de notre Voie lactée.

Il s’avère que les nouveau-nés ne commencent pas comme ça. Les astronomes soupçonnent que cette raison est liée à la nature de la matière noire, mais on ne sait pas exactement où et comment.

La théorie principale affirme que la matière noire est constituée d’un nuage de particules subatomiques exotiques laissées par le Big Bang. La matière ordinaire, attirée par la gravité dans ces nuages, se condenserait et s’enflammerait pour former des étoiles et des galaxies, selon des simulations informatiques.

Dans une variante populaire appelée matière noire froide, ces particules restantes seraient plus lourdes et plus lentes que les protons, les neutrons et autres habitants quantiques plus familiers des atomes. Selon des simulations informatiques, la matière noire froide s’agglutinerait facilement pour former de grands motifs visibles dans le ciel par les astronomes.

Identifier ces particules lentes et lourdes bouleverserait le monde de la physique des particules et de la cosmologie. Mais jusqu’à présent, les expériences menées dans des laboratoires tels que le Grand collisionneur de hadrons du CERN n’ont pas réussi à détecter ou à produire des particules de matière noire froide. Récemment, l’intérêt s’est tourné vers d’autres formes proposées de matière noire, y compris toute une galerie – le « secteur sombre » – de particules « sombres » qui interagissent les unes avec les autres de manière invisible par le biais de forces « sombres ».

Dans ce mélange se trouvent des axions, qui en théorie sont très légers et agissent plus comme des ondes que comme des particules – « matière noire faible » ou « matière noire ondulée », dans le langage familier. Dans les simulations informatiques de la formation des galaxies, ces ondes peuvent interférer les unes avec les autres, produisant des structures filamenteuses irrégulières plutôt que les formes sphériques prédites par la matière noire froide.

“Oui, le lien avec la matière noire est très intéressant”, a déclaré le Dr. Pandya, a ajouté que le diable se cache dans les détails désordonnés de la « gastrophysique », qui explique comment les turbulences, les gaz chauds et les champs magnétiques interagissent pour éclairer les étoiles et les galaxies.

Jeremiah Ostriker, professeur émérite d’astronomie à Princeton et désormais affilié à l’Université de Columbia, a remarqué ces dernières années une faible matière noire. En 1973, le Dr. Ostriker a introduit le concept de matière noire avec son collègue de Princeton, James Peebles.

Lui et d’autres ont montré que la faible matière noire laisserait sa propre empreinte sur la taille et la forme de la petite galaxie. En raison de leurs ondes intrinsèques, les axions ne s’agglutinent pas aussi efficacement que la matière noire froide, ce qui rend difficile la production de bébés galaxies dont la masse est inférieure à un milliard de masses solaires. La matière noire froide n’a pas de telles limitations. Les télescopes actuels sont loin d’être suffisamment sensibles pour observer de tels bébés ; une nouvelle génération d’instruments plus grands pourrait être nécessaire pour accomplir cette tâche.

Quand le Dr. Ostriker savait pour le Dr. Pandya, il a commenté que les perspectives de matière noire faible s’améliorent. “Continuez votre bon travail.” il a dit.