Comme les tout-petits cosmiques, les galaxies du jeune univers étaient en désordre et avaient du mal à s’installer, selon une nouvelle étude.
Utiliser le puissant Télescope spatial James Webb (JWST), les scientifiques ont observé plus de 250 galaxies du premier univers. L’équipe de recherche a cartographié le mouvement du gaz il y a longtemps, lorsque l’univers était en croissance, entre 800 millions et 1,5 milliard d’années après le Big Bang. (Le cosmos est à peu près 13,8 milliards d’années.)
« La majeure partie de la population galactique traverse une phase turbulente de son histoire évolutive », auteur principal Lola Danhaivedoctorant à l’Institut Kavli de cosmologie de l’Université de Cambridge, a déclaré à Live Science dans un e-mail.
Contrairement aux études précédentes, a expliqué Danhaive, l’équipe a ciblé des galaxies moins massives et a découvert ce qu’ils ont appelé une « cinématique désordonnée », ce qui signifie que les galaxies étudiées par les chercheurs ne sont pas des disques stables et en rotation comme le Voie lactée et ses voisins.
Les turbulences au cours des premières phases de l’histoire de l’univers étaient beaucoup plus élevées que ce que les scientifiques pensaient auparavant, a ajouté Danhaive, car les études antérieures étaient orientées vers des galaxies plus grandes et plus ordonnées, qui sont plus faciles à repérer dans les télescopes que les galaxies plus petites ciblées dans la nouvelle étude.
« Nous trouvons des preuves que cette turbulence dans le disque (de la galaxie) est causée par de grandes quantités de gaz, qui alimentent une formation intense d’étoiles et entraînent des instabilités gravitationnelles », a déclaré Danhaive.
De plus, les chercheurs ont observé comment les galaxies sont passées de ces structures chaotiques aux modèles plus réguliers observés dans les galaxies matures, offrant ainsi une vision sans précédent de la façon dont les galaxies ont grandi de leur jeunesse à leur maturité.
« Au début, les galaxies traversent une phase d’assemblage turbulente, au cours de laquelle de fortes explosions de formation d’étoiles et de grandes quantités de gaz perturbent les mouvements ordonnés du disque de gaz », a déclaré Danhaive. « Plus tard, les galaxies augmentent leur masse et deviennent plus stables. »
Des structures comme la Voie lactée se sont formées plus récemment, au cours des derniers milliards d’années, à mesure que le gaz disponible était absorbé par les étoiles et diminuait dans l’ensemble de la galaxie. Moins de gaz flottant librement permet aux galaxies matures de croître et de changer plus facilement qu’au cours de leur jeunesse.
L’étude n’aurait pas été possible sans le JWST, qui est perché dans un endroit éloigné et gravitationnellement stable de l’espace, loin de la lumière parasite de la Terre et de la Lune. Le télescope infrarouge peut scruter plus profondément l’espace que n’importe lequel de ses prédécesseurs et découvre régulièrement des galaxies considérées comme les le plus ancien de l’univers connu. Danhaive a déclaré que l’observatoire, associé à des simulations, aide les chercheurs à mieux comprendre la formation d’étoiles « en rafale » et comment le gaz influence le disque d’une galaxie.
« Dans l’ensemble, nos travaux ouvrent une fenêtre sur la dynamique de la formation précoce des galaxies », a-t-elle déclaré. Ensuite, l’équipe prévoit d’étudier les entrées et sorties de gaz dans des galaxies individuelles en retraçant comment le gaz s’est enrichi chimiquement.
Les chercheurs s’attendent à ce que le gaz entrant soit moins enrichi, ou « parfait« , tandis que le gaz sortant contiendra davantage de composants chimiques, grâce aux contributions des étoiles individuelles de la galaxie. L’examen de la manière dont le gaz circule à travers la galaxie pourrait permettre aux chercheurs de comprendre pourquoi certaines galaxies tournent plus vite que d’autres, par exemple.
« Il y a tellement plus à découvrir grâce aux incroyables capacités du JWST, et nous sommes impatients d’explorer de nombreux autres aspects de la formation précoce des galaxies », a déclaré Danhaive.
