Les petits objets du premier univers déroutent les scientifiques

MADRID, le 28 juin (EUROPA PRESS) –

Le télescope spatial Webb (JWST) a confirmé que les objets lumineux et très rouges détectés dans l’univers primitif Ils remettent en question la pensée conventionnelle sur les origines et l’évolution des galaxies. et ses trous noirs supermassifs.

Une équipe internationale, dirigée par des chercheurs de l’Université d’État de Pennsylvanie, utilisant l’instrument NIRSpec à bord du JWST dans le cadre de l’enquête RUBIES, a identifié trois objets mystérieux dans l’univers primitif, quelque 600 à 800 millions d’années après le Big Bang, alors que l’univers n’était qu’à ses débuts. 5% de son âge actuel. Ils ont annoncé la découverte ce 27 juin dans le magazine Lettres de journaux astrophysiques.

L’équipe a étudié les mesures spectrales, ou l’intensité de différentes longueurs d’onde de lumière émise par les objets. Leur analyse a révélé des signes d’étoiles « vieilles », vieilles de centaines de millions d’années, bien plus vieilles que prévu dans un univers jeune.

Les chercheurs ont déclaré qu’ils étaient également surpris de découvrir des signes d’énormes trous noirs supermassifs dans les mêmes objets, estimant qu’ils sont entre 100 et 1 000 fois plus massifs que le trou noir supermassif de notre propre Voie Lactée. Aucune de ces caractéristiques n’est attendue dans les modèles actuels de croissance des galaxies et de formation de trous noirs supermassifs, qui prévoient des galaxies et leurs trous noirs. grandir ensemble au cours de milliards d’années d’histoire cosmique.

“Nous avons confirmé qu’ils semblent être remplis d’étoiles anciennes, vieilles de centaines de millions d’années, dans un univers qui n’a que 600 à 800 millions d’années. Étonnamment, ces objets détiennent le record des premiers signes de la lumière des étoiles anciennes.” dit c’est une déclaration Bingjie Wang, chercheur postdoctoral à Penn State et auteur principal de l’article.

“Il était totalement inattendu de trouver des étoiles anciennes dans un univers très jeune. Les modèles standards de cosmologie et de formation des galaxies ont connu un succès incroyable, mais ces objets lumineux “Ils ne s’intègrent pas tout à fait confortablement dans ces théories.”

Les chercheurs ont détecté ces objets massifs pour la première fois en juillet 2022, lorsque l’ensemble de données initial du JWST a été publié. L’équipe a publié un article dans Nature quelques mois plus tard annonçant l’existence des objets.

À l’époque, les chercheurs soupçonnaient que ces objets étaient des galaxies, mais ils ont poursuivi leur analyse en prenant des spectres pour mieux comprendre les distances réelles des objets, ainsi que les sources qui alimentaient leur immense lumière.

Les chercheurs ont ensuite utilisé les nouvelles données pour dresser un tableau plus clair de l’apparence des galaxies et de ce qu’elles contenaient. L’équipe a non seulement confirmé que les objets étaient bien des galaxies proches du début des temps, mais a également découvert preuve de trous noirs supermassifs étonnamment grands et d’une population d’étoiles étonnamment ancienne.

“C’est très déroutant”, a déclaré Joel Leja, professeur adjoint d’astronomie et d’astrophysique à Penn State et co-auteur des deux articles. “Cela peut s’adapter mal à notre modèle actuel de l’univers, mais seulement si nous évoquons une formation exotique et incroyablement rapide au début des temps. C’est, sans aucun doute, l’ensemble d’objets le plus particulier et le plus intéressant que j’ai vu dans ma carrière.” “.

JWST est équipé d’instruments de détection infrarouge capables de détecter la lumière émise par les étoiles et galaxies plus anciennes. Fondamentalement, le télescope permet aux scientifiques de remonter dans le temps d’environ 13,5 milliards d’années, près du début de l’univers tel que nous le connaissons, dit Léja.

L’un des défis liés à l’analyse de la lumière ancienne est qu’il peut être difficile de différencier les types d’objets qui auraient pu émettre de la lumière. Dans le cas de ces premiers objets, ils présentent des caractéristiques claires à la fois des trous noirs supermassifs et des étoiles anciennes.

Cependant, a expliqué Wang, on ne sait toujours pas quelle proportion de la lumière observée provient de chacune, ce qui signifie qu’il pourrait s’agir de galaxies précoces qui sont étonnamment anciennes et plus massives que notre propre Voie Lactée, se formant beaucoup plus tôt que ce qu’ils prédisent ou qu’ils prédisent. Il pourrait s’agir de galaxies de masse plus normale avec des trous noirs « supermassifs », environ 100 à 1 000 fois plus massifs qu’une telle galaxie n’en aurait aujourd’hui.

“Faire la distinction entre la lumière provenant d’un matériau tombant dans un trou noir et la lumière émise par les étoiles dans ces objets minuscules et distants est un défi”, a déclaré Wang. “Cette incapacité à faire la différence dans l’ensemble de données actuel laisse une large marge d’interprétation de celles-ci. des objets intrigants. Honnêtement, c’est excitant d’avoir autant de mystère à résoudre.”

Mis à part leur masse et leur âge inexpliqués, si une partie de la lumière provient de trous noirs supermassifs, alors ce ne sont pas non plus des trous noirs supermassifs normaux. Ils produisent beaucoup plus de photons ultraviolets que prévu, et les objets similaires étudiés avec d’autres instruments n’ont pas les caractéristiques des trous noirs supermassifs, comme la poussière chaude et l’émission de rayons X brillants. Mais le plus surprenant, selon les chercheurs, est peut-être leur taille. être.

“Normalement, les trous noirs supermassifs sont associés aux galaxies”, a déclaré Leja. “Ils grandissent ensemble et vivent ensemble toutes leurs expériences de vie importantes. Mais ici, nous avons un trou noir adulte entièrement formé vivant à l’intérieur de ce qui devrait être une bébé galaxie. Cela n’a pas vraiment de sens, car ces choses devraient grandir ensemble, ou du moins c’est ce que nous pensions“.

TAILLES INCROYABLEMENT PETITES

Les chercheurs étaient également perplexes devant la taille incroyablement petite de ces systèmes, de seulement quelques centaines d’années-lumière, soit environ 1 000 fois plus petite que notre propre Voie lactée. Les étoiles sont à peu près aussi nombreuses que dans notre propre galaxie, la Voie Lactée, avec entre 10 milliards et 1 billion d’étoiles, mais contenu dans un volume 1 000 fois plus petit que la Voie Lactée.

Leja a expliqué que si nous prenions la Voie lactée et la compressions à la taille des galaxies trouvées, l’étoile la plus proche se trouverait presque dans notre système solaire. Le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, à environ 26 000 années-lumière, ne se trouverait qu’à environ 26 années-lumière de la Terre et serait visible dans le ciel comme une colonne de lumière géante.