« Au-delà de ce qui est possible » – Le télescope spatial Webb découvre de mystérieuses galaxies anciennes

Notre compréhension de la formation des galaxies et de la nature de la matière noire pourrait être complètement bouleversée par de nouvelles observations d’amas d’étoiles de galaxies encore plus grands. Voie Lactée Datant d’il y a plus de 11 milliards d’années, ce qui n’aurait pas dû exister.

Article publié dans nature Détaille les résultats à l’aide de nouvelles données du télescope spatial James Webb (JWST). Les résultats montrent qu'une galaxie massive du premier univers – observée il y a 11,5 milliards d'années (redshift cosmologique de 3,2) – possède une population d'étoiles très ancienne qui s'est formée beaucoup plus tôt – il y a 1,5 milliards d'années (redshift d'environ 11). Cette observation bouleverse la modélisation actuelle, car pas assez de matière noire ne s’accumule à des concentrations suffisantes pour se former.

Karl Glazebrook, professeur à l'Université de technologie de Swinburne, a dirigé l'étude et l'équipe internationale qui a utilisé le télescope spatial James Webb pour effectuer des observations spectroscopiques de cette galaxie massive et silencieuse.

« Nous avons poursuivi cette galaxie particulière pendant sept ans et avons passé des heures à l'observer avec les deux plus grands télescopes de la Terre pour connaître son âge. Mais elle était si rouge et si faible que nous ne pouvions pas la mesurer. Finalement, nous avons dû Quittez la Terre et utilisez le télescope spatial James Webb pour confirmer sa nature.

La formation des galaxies est un modèle fondamental soutenu par l’astrophysique moderne qui prédit un fort déclin du nombre de galaxies massives au cours des premières époques cosmiques. Des galaxies extrêmement massives et calmes ont été observées entre un et deux milliards d'années après l'émergence de l'Univers. le Big Bang Ce qui remet en question les modèles théoriques précédents.

Le professeur distingué Glazebrook a travaillé avec des chercheurs de premier plan du monde entier, notamment le Dr Themiya Nanayakkara, le Dr Lalitwadi Kawinwanichakij, le Dr Colin Jacobs, le Dr Harry Chittenden, le professeur agrégé Glenn G Kacprzak et le professeur agrégé Ivo Lappé du Swinburne Center for Astrophysics and Supercomputing. .

« Cela a été un travail d'équipe, depuis les études du ciel infrarouge que nous avons commencées en 2010 et qui ont conduit à l'identification de cette galaxie comme inhabituelle, jusqu'à nos longues heures à Keck et Très grand télescope Nous avons essayé, sans succès, de le confirmer, jusqu'à l'année dernière, lorsque nous avons déployé des efforts massifs pour comprendre comment traiter les données du télescope spatial James Webb et analyser ce spectre.

« Nous allons désormais au-delà de ce qui a été possible pour confirmer les plus anciens méga-monstres pacifiques existant au plus profond de l'univers », déclare le Dr Themiya Nanayakkara, qui a dirigé l'analyse spectroscopique des données du télescope spatial James Webb.

« 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 sont formées si rapidement, si tôt dans l'univers, et quels mécanismes mystérieux les conduisent à les empêcher de former soudainement des étoiles lorsque le reste de l'univers se forme. l'univers le fait. »

Professeure agrégée Claudia Lagos du Centre international de recherche en radioastronomie de l'Université d'Australie occidentale (Répéter) a joué un rôle crucial dans le développement d'une modélisation théorique de l'évolution des concentrations de matière noire pour l'étude.

« La formation des galaxies est largement déterminée par la concentration de la matière noire », explique-t-elle. « La présence de ces galaxies extrêmement massives si tôt dans l'univers pose des défis majeurs à notre modèle standard de cosmologie. En effet, nous ne pensons pas que les structures massives de matière noire abritant ces galaxies massives n'auraient pas encore eu le temps de se former. des observations sont nécessaires pour comprendre à quel point ces galaxies sont communes et pour nous aider à comprendre quelle est leur masse réelle.

Le professeur Glazebrook espère qu'il s'agira d'une nouvelle avancée dans notre compréhension de la physique de la matière noire.

« Le télescope spatial James Webb a trouvé 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, il ne s'agit que d'un objet. Mais nous espérons en trouver beaucoup plus, et si nous le faisons « Cela corrompt nos idées sur la formation des galaxies. »

Référence : « Une galaxie massive qui a formé ses étoiles à z ~ 11 » par Karl Glazebrook, Thymia Nanayakkara, Corentin Schreiber, Claudia Lagos, Lalitwadi Kawinwanichakij, Colin Jacobs, Harry Chittenden, Gabriel Brammer, Glenn G. Kaprzak, Ivo Labpi, Danilo Marchesini , Z. Simmel-Marsan, Pascal A. Oish, Casey Papovich, Rhea-Sylvia Remus, Kim-VH. Tran, James Esdell et Angel Chandro-Gomez, 14 février 2024, nature.
est ce que je: 10.1038/s41586-024-07191-9