Le fond diffus cosmologique, ce fossile du Big Bang, remis en question 💡
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Les chercheurs des universités de Bonn, Prague et Nanjing proposent une vision différente de la formation des galaxies elliptiques. Leur étude, publiée dans Nuclear Physics B, suggère que l'intensité du fond diffus cosmologique aurait été surestimée. Ces galaxies, parmi les premières à s'être formées, auraient émis une lumière si intense qu'elle se superposerait au signal primordial.
Une carte du fond diffus cosmologique.
Crédit: ESA et la collaboration Planck. noirlab.edu/public/images/CMB.
Le modèle standard de la cosmologie repose sur une lecture précise du fond diffus cosmologique. Cette radiation, émise 380 000 ans après le Big Bang, est considérée comme une preuve de validité de la théorie. Les variations infimes de son intensité ont permis de comprendre comment la matière s'est agglomérée pour former les premières structures.
Pavel Kroupa et Eda Gjergo ont calculé l'impact des galaxies elliptiques sur ce signal. Leur formation rapide et leur luminosité extrême pourraient expliquer une partie, voire la totalité, du fond diffus cosmologique. Cette découverte pose un sérieux problème au modèle standard, qui pourrait nécessiter des révisions importantes.
Les galaxies elliptiques se sont formées en quelques centaines de millions d'années seulement. Leur lumière, voyageant depuis près de 13,8 milliards d'années, serait encore détectable aujourd'hui. Les chercheurs estiment qu'elle contribuerait pour au moins 1,4% au fond diffus cosmologique, brouillant ainsi les mesures originales.
Cette superposition de signaux remet en cause l'interprétation des variations du fond cosmologique. Ces variations, cruciales pour expliquer la formation des galaxies, pourraient en réalité être influencées par la lumière des galaxies elliptiques. Une telle découverte nécessiterait de repenser entièrement les premières étapes de l'Univers.
La galaxie elliptique géante ESO 325-G004 brillait 10 000 fois plus lors de sa formation qu'aujourd'hui. Ces galaxies ont brièvement illuminé tout l'Univers.
Crédit: NASA, ESA et The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); J. Blakeslee (Washington State University)
L'étude ouvre ainsi de nouvelles perspectives sur la formation des galaxies et l'histoire de l'Univers. Si ces résultats se confirment, ils pourraient conduire à une révision majeure des théories cosmologiques actuelles. Les prochaines observations devront trancher entre ces différentes interprétations.
Qu'est-ce que le fond diffus cosmologique ?
Le fond diffus cosmologique est la plus ancienne lumière de l'Univers, émise environ 380 000 ans après le Big Bang. Elle correspond au moment où l'Univers est devenu suffisamment froid pour que les électrons et les protons s'associent en atomes d'hydrogène, rendant l'Univers transparent à la lumière.
Cette lumière fossile nous parvient aujourd'hui sous forme de micro-ondes, en raison de l'expansion de l'Univers qui a étiré sa longueur d'onde. Elle est considérée comme une preuve majeure de la théorie du Big Bang, offrant un instantané de l'Univers à ses débuts.
Les variations infimes de température dans ce fond diffus cosmologique sont cruciales. Elles reflètent les fluctuations de densité de la matière dans l'Univers primordial, qui ont ensuite donné naissance aux galaxies et aux amas de galaxies. Ces variations sont donc essentielles pour comprendre la structure actuelle de l'Univers.
Cependant, la nouvelle étude suggère que ces variations pourraient être en partie dues à la lumière des premières galaxies elliptiques. Cela remettrait en cause notre compréhension de la formation des structures cosmiques et nécessiterait de revoir les modèles existants.
Comment se forment les galaxies elliptiques ?
Les galaxies elliptiques sont parmi les plus anciennes et les plus massives de l'Univers. Elles se caractérisent par leur forme sphérique ou ellipsoïdale et leur absence de bras spiraux. Contrairement aux galaxies spirales, elles contiennent peu de gaz et de poussière, et leur formation d'étoiles est généralement très faible.
Ces galaxies se seraient formées lors de collisions et de fusions entre galaxies plus petites, dans un Univers encore jeune. Ces processus violents compriment le gaz, déclenchant une intense formation d'étoiles en un temps relativement court. Cela explique leur luminosité extrême lors de leur formation, comme le suggère l'étude.
La formation rapide des galaxies elliptiques a eu un impact significatif sur leur environnement. Leur lumière intense a pu ioniser le gaz environnant, influençant la formation des générations suivantes de galaxies. Cette interaction entre les galaxies et leur milieu est un domaine de recherche actif en astrophysique.
Si les galaxies elliptiques ont effectivement contribué au fond diffus cosmologique, cela implique aussi que leur formation a laissé une empreinte durable sur l'Univers. Cette découverte pourrait aider à mieux comprendre les processus physiques à l'œuvre dans les premiers stades de l'Univers.