Une équipe japonaise utilise le télescope James Webb pour percer les secrets du cosmos
Une théorie générale affirme que plusieurs centaines de millions d’années après que le Big Bang ait tout créé il y a environ 13,8 milliards d’années, l’univers était principalement composé d’hydrogène et d’hélium avant la formation d’éléments plus lourds.
Mais une équipe de recherche japonaise a été pionnière dans les découvertes révélant la présence d'éléments lourds tels que l'azote, ainsi que de trous noirs supermassifs qui existaient lors d'une formation active d'étoiles, bouleversant les prédictions des études précédentes et repoussant les frontières de la connaissance humaine. plus loin.
L'instrument clé dans la découverte de ces révélations a été le télescope spatial James Webb, parfois appelé JWST, de la National Aeronautics and Space Administration des États-Unis.
JWST est devenu opérationnel en 2022 et la mine de données d’observation sur l’ère primordiale de l’univers qu’il a rendue accessible aux scientifiques révolutionne l’astronomie.
« L'année dernière, nous avons vu une progression dans l'étude de l'univers primitif jamais vue au cours des 20 dernières années », a déclaré Masami Ouchi, professeur à l'Institut de recherche sur les rayons cosmiques de l'Université de Tokyo et membre du projet, dans un récent communiqué. entretien avec Kyodo News.
L'univers primitif peut être observé en recherchant des quasars, les objets célestes les plus brillants et les plus puissants connus dans l'univers. Cependant, leurs émissions lumineuses, alimentées par des trous noirs supermassifs pesant entre un million et un milliard de fois la masse du Soleil, mettent du temps à atteindre la Terre.
Observer un corps céleste à plus de 13 milliards d’années-lumière, par exemple, signifie que nous le voyons tel qu’il était il y a 13 milliards d’années.
Mais jusqu'à récemment, la lumière émise par des galaxies lointaines était difficile à observer, car sa longueur d'onde s'étend dans le spectre infrarouge avec l'expansion constante de l'univers et est absorbée par l'atmosphère terrestre, rendant la détection avec de grands télescopes pratiquement impossible avant la mise en service du JWST.
JWST, qui flotte en orbite solaire à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre et est conçu pour aider les scientifiques à mener des études astrologiques infrarouges, peut visualiser des sources de lumière lointaines grâce à ses capacités spectroscopiques haute sensibilité et haute résolution.
Les scientifiques pensent que l'abondance de l'hydrogène et de l'hélium a été créée par le Big Bang, tandis que les autres éléments plus lourds, tels que l'azote et le carbone, ont été créés par la fusion nucléaire à l'intérieur d'étoiles nouvellement nées, une infime fraction étant ensuite dispersée dans l'espace interstellaire par des explosions de supernova lorsque les étoiles se sont éteintes.
Mais en décembre 2023, l'institut et l'Observatoire astronomique national du Japon ont annoncé que le rapport d'intensité de l'azote était en réalité plus élevé que prévu par rapport au carbone et à l'oxygène tout aussi lourds dans trois galaxies capturées par JWST 400 à 900 millions d'années après le Big Bang — jetant ainsi le doute sur la théorie établie.
S’ils étaient dispersés par des étoiles explosives, des éléments lourds autres que l’azote auraient dû être présents en abondance.
L'équipe de l'institut estime qu'il est possible qu'en raison d'un mécanisme inconnu, seuls les éléments des couches externes des étoiles riches en azote aient été libérés, ou que de nombreuses étoiles n'aient pas explosé du tout mais se soient plutôt effondrées en raison de leur propre gravité, devenant dans certains cas noires. trous sans libérer le carbone et l’oxygène à l’intérieur.
À l'appui de cette théorie, un autre article de l'institut a souligné la possibilité que l'univers, 1 à 2 milliards d'années après le Big Bang, ait pu contenir plusieurs trous noirs supermassifs, 50 fois plus grands qu'on ne le pensait auparavant.
« L'univers primitif regorgeait peut-être de trous noirs », a déclaré Yuki Isobe, doctorant à l'institut.
En décembre 2023, le chef du projet Yuichi Harikane, professeur adjoint à l'institut, et ses collègues ont annoncé avoir découvert deux galaxies qui existaient environ 400 millions d'années après la formation de l'univers. Cela porte à cinq le nombre total de galaxies identifiées à la même époque, dépassant de loin les prédictions théoriques faites avant le lancement de JWST.
En se basant sur la luminosité des galaxies qu’ils ont observées, les chercheurs ont découvert que les étoiles se formaient à un rythme quatre fois plus rapide qu’on ne le pensait auparavant.
« Nous pensons qu'il doit y avoir un mécanisme qui a produit activement des étoiles dans l'univers primitif », a déclaré Harikane.
« L'aube cosmique était beaucoup plus brillante que ce à quoi nous nous attendions », a-t-il déclaré, faisant référence à l'époque qui a immédiatement suivi le Big Bang, lorsque l'univers est passé d'un état sombre à un état de formation de corps célestes brillants.
Harikane a ajouté : « Si nous pouvons observer plus loin, nous pouvons avoir un aperçu de l'univers dans lequel la première génération de galaxies s'est formée. »
