Théorie actuellement privilégiée pour décrire l'évolution de l'Univers depuis le big bang, le modèle standard de la cosmologie est quelque peu chamboulé par de récentes découvertes du télescope spatial James Webb de la Nasa : celle d'une abondance inattendue de galaxies trop massives pour le jeune âge de l'Univers, alors que le modèle prédit des galaxies plutôt modestes et en pleine croissance.
De quoi susciter de vifs débats au sein de la communauté d'astronomes : entre ceux pour qui ces découvertes traduisent les lacunes dans le modèle standard de la cosmologie, nécessitant sa totale remise en question ; et ceux qui contestent les mesures des masses galactiques, surestimées car uniquement basées sur des observations photométriques non assez précises, appelant la seule révision des modèles de croissance galactique.
Un défi potentiel pour le modèle standard de la cosmologie
Des éléments de réponse se précisent grâce au programme Fresco du James Webb auquel contribue également le CEA-Irfu. Les observations de l'instrument NIRCam/grisme ont permis de mener une étude systématique de 36 galaxies massives avec des mesures spectroscopiques haute résolution bien plus précises que les mesures photométriques. L'analyse des chercheurs suggère que la plupart de ces galaxies, avec des taux de formation d'étoiles proches de 1000 masses solaires par an, sont compatibles avec le modèle standard cosmologique… sauf trois d'entre-elles.
« Nos résultats suggèrent que parmi les premières galaxies, certaines étaient en effet capables de convertir le gaz en étoiles avec une efficacité extrême, bien au-delà de ce que prédisent les modèles actuels. Les futures observations du James Webb et de l'observatoire au sol Alma seront essentielles pour déterminer si ces galaxies ultra-massives représentent un cas extrême ou un phénomène plus répandu », explique Mengyuan Xiao, post-doctorante à l'Université de Genève et première autrice de l'étude.
« Il va maintenant falloir comprendre comment l'univers a formé des galaxies plus massives que la Voie lactée il y a près de 13 milliards d'années, environ un milliard d'années après le big bang », conclut David Elbaz, directeur scientifique à l'irfu et co-auteur.