Old galaxies in a young universe?
Des galaxies anciennes dans un univers jeune ?
Par Martín López-Corredoira
Édité par Sadie Harley, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
The GIST
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Image du premier champ profond du télescope spatial James Webb. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI.
Le modèle cosmologique standard (version actuelle du « Big Bang », appelée Lambda-CDM) attribue à l'univers un âge proche de 13,8 milliards d'années, et bien plus jeune lorsqu'on l'explore à un décalage vers le rouge élevé. Le décalage vers le rouge des galaxies est dû à l'expansion de l'univers, qui provoque un allongement des longueurs d'onde émises et leur déplacement vers l'extrémité rouge du spectre électromagnétique.
Plus une galaxie est éloignée, plus elle se déplace rapidement par rapport à nous, et donc plus son décalage vers le rouge est important ; et, étant donné que la vitesse de la lumière est finie, plus nous voyageons dans le passé. Par conséquent, mesurer l'âge des galaxies à très haut décalage vers le rouge permettrait de tester le modèle cosmologique. Les galaxies ne peuvent être plus anciennes que l'univers dans lequel elles se trouvent ; ce serait absurde, comme un fils plus âgé que sa mère.
Dans le cadre de travaux menés avec mon collègue, Carlos M. Gutiérrez, à l'Institut d'astrophysique des îles Canaries (IAC ; Espagne), nous avons analysé 31 galaxies présentant un décalage vers le rouge moyen de 7,3 (lorsque l'univers avait 700 millions d'années, selon le modèle standard), observées avec le télescope le plus puissant disponible : le télescope spatial James Webb (JWST).
Les résultats sont publiés dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Il en résulte que ces galaxies ont en moyenne environ 600 millions d'années, d'après la comparaison avec des modèles théoriques basés sur les connaissances antérieures concernant les galaxies proches. Nos modèles intègrent toutes les possibilités connues : populations stellaires jeunes et anciennes, étoiles AGB à pulsations thermiques, raies d’émission associées aux régions HII, trous noirs dans les noyaux actifs de galaxies (AGN), extinction par la poussière interstellaire et extinction intergalactique par l’hydrogène neutre.
D’autres travaux indépendants ont également mis en évidence d’importantes anomalies dans les galaxies observées par le JWST, notamment l’existence de galaxies anciennes (par exemple, Steinhardt et al. 2024, ApJ, 967, 172 ; Wang et al. 2024, ApJL, 969, L13 ; Martínez-García 2025, MNRAS, 541, 1988). Si ce résultat est exact, il faudra s’interroger sur la manière dont ces galaxies massives et lumineuses ont pu se former et commencer à produire des étoiles en un laps de temps aussi court. C’est un véritable défi.
Le fait que certaines de ces galaxies puissent être plus anciennes que l’Univers, avec un niveau de confiance significatif, représente un défi encore plus grand.
Le cas le plus extrême concerne la galaxie JADES-1050323, dont le décalage vers le rouge est de 6,9. Selon mes calculs, son âge est incompatible avec celui de l'Univers (800 millions d'années), à 4,7 sigma près (soit une probabilité d'une sur un million que cela se produise par hasard).
Si ce résultat est confirmé, il invaliderait le modèle cosmologique standard Lambda-CDM. Un tel changement de paradigme radical exigerait bien sûr des corroborations supplémentaires et des preuves plus solides. Il serait intéressant que d'autres chercheurs tentent d'expliquer la distribution spectrale d'énergie de JADES-1050323 en termes standards, si possible… et sans recourir à des modèles d'extinction irréalistes, voire impossibles, comme c'est souvent le cas.
Cet article fait partie du cycle de dialogue Science X, où les chercheurs peuvent partager les résultats de leurs articles publiés. Consultez cette page pour en savoir plus sur Science X Dialog et comment y participer.
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RESUME
Des galaxies anciennes dans un univers jeune ?
L’analyse de 31 galaxies à haut décalage vers le rouge observées par le JWST indique un âge stellaire moyen d’environ 600 millions d’années, proche de l’âge de l’univers à cette époque (~700 millions d’années). Dans certains cas, comme JADES-1050323, les galaxies semblent plus anciennes que l’univers à leur décalage vers le rouge. Ces résultats remettent en question le modèle standard Lambda-CDM et suggèrent la nécessité de poursuivre les recherches.
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COMMENTAIRES
Quelle est la galaxie la plus lointaine jamais observée ?
MoM-z14
La galaxie MoM-z14 offre un aperçu rare de l'univers, seulement 280 millions d'années après le Big Bang. Sa lumière a voyagé pendant environ 13,5 milliards d'années pour atteindre la Terre, ce qui en fait la galaxie la plus lointaine et l'une des plus anciennes jamais observées.
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Publication details
M López-Corredoira et al, Improved measurements of the age of JWST galaxies at z = 6 − 10, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2026). DOI: 10.1093/mnras/stag089
Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
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