Une équipe internationale d’astrophysiciens vient de révéler la découverte de la galaxie spirale barrée la plus éloignée jamais observée, grâce aux données du télescope spatial James-Webb (JWST). Selon Futura Sciences, cette galaxie, nommée M1149-BSG-z5, se situe à un décalage vers le rouge de 5,102, ce qui la place dans l’Univers jeune, moins d’un milliard d’années après le Big Bang.

Ce qu'il faut retenir

  • M1149-BSG-z5 est la galaxie spirale barrée la plus lointaine connue à ce jour, avec un décalage vers le rouge de 5,102.
  • Elle a été détectée dans l’Univers jeune, moins d’un milliard d’années après le Big Bang, une époque proche de l’ère de la réionisation.
  • Les scientifiques s’attendent à observer peu de galaxies spirales barrées dans l’Univers lointain en raison des interactions fréquentes entre galaxies à cette époque.
  • Cette découverte pourrait remettre en cause le Modèle cosmologique standard, notamment le rôle de la matière noire.
  • Les observations du JWST confirment que cette galaxie est déjà chimiquement évoluée, contenant des éléments lourds produits par les premières générations d’étoiles.

Une découverte qui bouscule les certitudes de la cosmologie

Depuis plusieurs années, le télescope James-Webb révèle des galaxies lointaines aux structures jusqu’alors invisibles pour son prédécesseur, Hubble. Selon Futura Sciences, ces observations posent question aux cosmologistes : faut-il revoir les modèles actuels pour expliquer la formation et l’évolution des galaxies ? La galaxie M1149-BSG-z5, identifiée par une équipe dirigée par Xiaohan Wang (université Tsinghua), en est le parfait exemple. Sa structure en spirale barrée, déjà bien organisée alors que l’Univers n’avait que 5 % de son âge actuel, contredit les prédictions des modèles classiques.

Le Modèle cosmologique standard, basé sur la théorie de la relativité générale et l’existence de matière noire, suppose que les galaxies se forment progressivement. Les interactions entre galaxies, plus fréquentes dans l’Univers jeune, devraient plutôt déstabiliser les structures en barre que les renforcer. Pourtant, M1149-BSG-z5 montre une barre centrale bien définie, ainsi qu’une abondance d’éléments lourds, signe d’une évolution chimique avancée. «

Comment une galaxie aussi organisée a-t-elle pu se former si tôt dans l’histoire de l’Univers ?
», s’interroge Laurent Sacco, journaliste scientifique de Futura Sciences.

L’ère de la réionisation : un contexte clé pour comprendre M1149-BSG-z5

M1149-BSG-z5 se situe à une époque charnière de l’histoire cosmique : l’ère de la réionisation, qui s’étend entre 500 millions et 1 milliard d’années après le Big Bang. Pendant cette période, les premières étoiles et les trous noirs supermassifs ont réionisé l’hydrogène neutre qui remplissait l’Univers, rendant l’espace progressivement transparent. Les observations du JWST dans l’infrarouge permettent de sonder ces régions lointaines, où la lumière des galaxies primitives nous parvient après un voyage de plus de 12 milliards d’années.

Contrairement aux attentes, M1149-BSG-z5 ne présente pas les caractéristiques chaotiques souvent associées aux galaxies de cette époque. Sa structure en spirale barrée suggère une formation rapide et efficace, peut-être liée à des processus encore mal compris. Certains chercheurs évoquent même la possibilité que ces observations remettent en cause l’existence de la matière noire, alternative envisagée par des théories comme MOND (MOdified Newtonian Dynamics).

Un débat scientifique qui s’intensifie

Les découvertes du JWST, et en particulier celle de M1149-BSG-z5, alimentent un débat déjà vif dans la communauté astronomique. Depuis 2022, le télescope a révélé plusieurs galaxies massives et évoluées dans l’Univers jeune, défiant les prédictions du Modèle standard. Selon Futura Sciences, ces observations pourraient être « la pointe émergée d’un iceberg », révélant une population de galaxies bien plus ancienne et structurée que prévu.

Deux hypothèses s’affrontent aujourd’hui. Pour les partisans de la matière noire, ces galaxies pourraient s’être formées grâce à des halos de matière noire particulièrement denses, permettant une accumulation rapide de gaz et d’étoiles. À l’inverse, les défenseurs de théories alternatives, comme MOND, y voient une preuve que les lois de la gravité doivent être révisées. «

Les observations de ces galaxies sont compatibles avec les prédictions de MOND, qui ne nécessite pas de matière noire pour expliquer leur structure
», rappelle Laurent Sacco. Cependant, aucune conclusion définitive ne peut encore être tirée, faute de données supplémentaires.

Le rôle clé de la classification de Hubble

La découverte de M1149-BSG-z5 s’inscrit dans le prolongement des travaux d’Edwin Hubble, qui a proposé en 1925 une classification des galaxies encore utilisée aujourd’hui. Sa « séquence de Hubble », popularisée sous forme de diagramme en diapason, distingue notamment les galaxies spirales barrées des autres types. Si Hubble pensait que ce schéma illustrait une évolution linéaire des galaxies, les astronomes savent désormais que cette classification reflète surtout une diversité de formes et d’évolutions.

Le JWST, avec sa résolution inégalée, permet aujourd’hui d’appliquer cette classification à des galaxies situées aux confins de l’Univers observable. Les images composites de M1149-BSG-z5, réalisées à partir de données acquises dans plusieurs filtres infrarouges, révèlent une structure similaire à celle des galaxies spirales barrées locales, comme NGC 1300 (située à 69 millions d’années-lumière). Pourtant, leur âge et leur environnement diffèrent radicalement. «

C’est comme comparer un nourrisson et un adulte : les deux ont une structure, mais leur développement n’a rien à voir
», explique Xiaohan Wang dans son article publié sur arXiv.

Et maintenant ?

Les prochaines étapes dépendront des observations complémentaires menées avec le JWST et d’autres instruments, comme le futur télescope géant ELT (Extremely Large Telescope) de l’ESO. Les chercheurs prévoient d’analyser plus en détail la composition chimique de M1149-BSG-z5 et de rechercher d’autres galaxies spirales barrées dans l’Univers jeune. Une confirmation de leur existence en grand nombre pourrait, à terme, conduire à une révision des modèles cosmologiques actuels. D’ici 2028, les données du télescope Euclid de l’ESA, spécialisé dans l’étude de l’énergie noire, pourraient également apporter des éléments nouveaux. Reste à voir si ces découvertes seront suffisantes pour trancher le débat entre matière noire et gravité modifiée.

Vers une nouvelle révolution en cosmologie ?

Si M1149-BSG-z5 et les autres galaxies massives détectées par le JWST ne constituent pas encore une preuve définitive contre le Modèle standard, elles en soulignent les limites. Les cosmologistes devront désormais expliquer comment des structures aussi organisées ont pu émerger si tôt après le Big Bang. Une chose est sûre : les observations du JWST obligent la communauté scientifique à repenser ses certitudes sur la formation des galaxies et l’évolution de l’Univers.

Quelle que soit l’issue de ce débat, une chose est certaine : l’astronomie entre dans une nouvelle ère, où chaque découverte lointaine redéfinit notre compréhension du cosmos. Pour l’instant, M1149-BSG-z5 reste un mystère à élucider, mais son étude pourrait bien marquer le début d’une révolution scientifique.

Cette galaxie spirale barrée, située à 5,102 unités de décalage vers le rouge, est bien plus évoluée que ce que prédisent les modèles actuels pour l’Univers jeune. Sa structure organisée, alors que l’Univers n’avait que moins d’un milliard d’années, contredit l’idée que les galaxies se forment progressivement sous l’effet des interactions gravitationnelles.