Notre compréhension de la formation des galaxies et de la nature de la matière noire pourrait être complètement bouleversée après de nouvelles observations d'une population stellaire plus grande que la Voie lactée, datant de plus de 11 milliards d'années, qui ne devrait pas exister.
Un article publié aujourd'hui dans Nature détaille les résultats obtenus à l'aide de nouvelles données du télescope spatial James Webb (JWST). Les résultats révèlent qu’une galaxie massive du premier univers – observée il y a 11,5 milliards d’années (un redshift cosmique de 3,2) – possède une population d’étoiles extrêmement ancienne formée beaucoup plus tôt – 1,5 milliard d’années plus tôt (un redshift d’environ 11). L'observation bouleverse la modélisation actuelle, car il n'y a pas assez de matière noire accumulée à des concentrations suffisantes pour amorcer leur formation.
Le professeur distingué Karl Glazebrook de l'Université de technologie de Swinburne a dirigé l'étude et l'équipe internationale, qui a utilisé le JWST pour les observations spectroscopiques de cette galaxie massive et tranquille.
"Nous poursuivons cette galaxie particulière depuis sept ans et avons passé des heures à l'observer avec les deux plus grands télescopes du monde pour déterminer son âge. Mais elle était trop rouge et trop faible, et nous ne pouvions pas la mesurer. à la fin, nous avons dû quitter la Terre et utiliser le JWST pour confirmer sa nature."
La formation des galaxies est un paradigme fondamental qui sous-tend l’astrophysique moderne et prédit un fort déclin du nombre de galaxies massives au début des temps cosmiques. Des galaxies au repos extrêmement massives ont maintenant été observées un à deux milliards d'années après le Big Bang, ce qui remet en question les modèles théoriques précédents.
L'éminent professeur Glazebrook a travaillé avec d'éminents chercheurs du monde entier, notamment le Dr Themiya Nanayakkara, le Dr Lalitwadee Kawinwanichakij, le Dr Colin Jacobs, le Dr Harry Chittenden, le professeur agrégé Glenn G Kacprzak et le professeur agrégé Ivo Labbe du Centre d'astrophysique et de calcul intensif de Swinburne. .
"C'était en grande partie un effort d'équipe, depuis les études du ciel infrarouge que nous avons commencées en 2010 et qui nous ont conduits à identifier cette galaxie comme inhabituelle, jusqu'à nos nombreuses heures passées sur le Keck et le Very Large Telescope où nous avons essayé, sans succès, de le confirmer, jusqu'à ce que enfin l'année dernière où nous avons déployé d'énormes efforts pour trouver comment traiter les données JWST et analyser ce spectre."
Le Dr Themiya Nanayakkara, qui a dirigé l'analyse spectrale des données JWST, déclare :« Nous allons maintenant au-delà de ce qui était possible pour confirmer les plus anciens monstres massifs et silencieux qui existent au plus profond de l'univers. Cela repousse les limites de notre compréhension actuelle de la façon dont Les galaxies se forment et évoluent. La question clé maintenant est de savoir comment elles se forment si rapidement très tôt dans l'univers, et quels mécanismes mystérieux conduisent à les empêcher de former brusquement des étoiles alors que le reste de l'univers le fait. "
La professeure agrégée Claudia Lagos du nœud de l'Université d'Australie occidentale du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR) a joué un rôle crucial dans le développement de la modélisation théorique de l'évolution des concentrations de matière noire pour l'étude.
"La formation des galaxies est en grande partie dictée par la manière dont la matière noire se concentre", dit-elle. "La présence de ces galaxies extrêmement massives si tôt dans l'univers pose des défis importants à notre modèle standard de cosmologie. En effet, nous ne pensons pas que des structures de matière noire aussi massives qu'elles hébergent ces galaxies massives aient encore eu le temps de se former. sont nécessaires pour comprendre à quel point ces galaxies peuvent être communes et pour nous aider à comprendre à quel point ces galaxies sont vraiment massives. "
Glazebrook espère que cela pourrait être une nouvelle ouverture pour notre compréhension de la physique de la matière noire, déclarant :« JWST a découvert de plus en plus de preuves de la formation précoce de galaxies massives. Ce résultat établit un nouveau record pour ce phénomène. Bien qu'il soit très frappant , ce n'est qu'un objet. Mais nous espérons en trouver davantage, et si nous le faisons, cela bouleversera vraiment nos idées sur la formation des galaxies. "
Plus d'informations : Karl Glazebrook et al, Une galaxie massive qui a formé ses étoiles à z ~ 11, Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-07191-9. Sur arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2308.05606
Informations sur le journal : Nature , arXiv
Fourni par l'Université de technologie de Swinburne
