James Webb: les galaxies beaucoup trop massives seraient en fait... encore plus massives !

Lorsque le télescope spatial James Webb a livré ses premières images du groupement de galaxies SMACS 0723 en juillet 2022, les scientifiques ont été surpris de la taille de certaines des galaxies visibles sur l'image, situées à une distance d'environ 13 milliards d'années lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...). Elles paraissaient bien trop grandes, trop massives. Cette découverte a semé le doute dans la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...).

Après la publication de ces premières images, les scientifiques ont continué à découvrir de nouvelles galaxies. Plusieurs d'entre elles semblaient également "trop massives". Selon notre compréhension actuelle de l'évolution de l'Univers, basée sur le modèle ΛCDM, ces galaxies n'auraient tout simplement pas eu le temps de former autant d'étoiles dans notre tout jeune Univers.


Giménez Arteaga, doctorante au Cosmic Dawn Center, suggère que la façon dont nous estimons la masse stellaire d'une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) pourrait être inexacte. Traditionnellement, les scientifiques estiment la masse stellaire en mesurant la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de lumière émise par la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...), puis en calculant combien d'étoiles seraient nécessaires pour émettre autant de lumière. Cependant, Giménez Arteaga a proposé une approche différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...). Elle a suggéré d'estimer la masse stellaire pixel par pixel, plutôt qu'en regardant l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de la galaxie.

Cette nouvelle approche a révélé que la masse stellaire de ces galaxies pourrait être jusqu'à dix fois plus grande que prévu. Les étoiles les plus lumineuses tendent à dominer la lumière totale émise par une galaxie, masquant les étoiles plus petites et moins lumineuses. En étudiant pixel par pixel, Giménez Arteaga a pu estimer la masse des étoiles plus petites auparavant négligées.

Le modèle ΛCDM, qui est basé sur la théorie de la relativité générale, suppose que l'Univers est principalement constitué d'une substance inconnue appelée "énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) noire" et de "matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais...) froide". Même si ce modèle a été extrêmement utile pour décrire et prédire de nombreux phénomènes, il n'est pas complet. Il ne nous dit pas ce que sont réellement la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) noire et l'énergie noire, et la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) de la relativité générale (La relativité générale, fondée sur le principe de covariance générale...), malgré son succès, a ses limites.


Bien que le modèle ΛCDM soit largement accepté, les scientifiques s'attendent à ce qu'il soit un jour élargi ou remplacé par une théorie plus complète. Les découvertes faites grâce au télescope spatial James Webb pourraient bien contribuer à ce changement de paradigme.