Le télescope Webb découvre un amas de galaxies ancien remettant en question la cosmologie

Le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA a identifié un amas de galaxies massif qui défie les prédictions actuelles sur la rapidité avec laquelle se forment les grandes structures cosmiques. L'amas, connu sous le nom de XLSSC 122, se trouve à environ 10,4 milliards d'années-lumière de la Terre et présente une concentration inhabituellement dense de matière noire dans sa région centrale.

Lentille gravitationnelle record

La découverte établit XLSSC 122 comme l'amas de galaxies le plus lointain connu à présenter un fort effet de lentille gravitationnelle. Ce phénomène se produit lorsqu'un objet massif courbe et déforme la lumière des galaxies plus lointaines situées derrière lui, permettant aux astronomes de mesurer la masse de la matière invisible. Bien que l'amas ait été initialement identifié en 2014 par le vaisseau spatial XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne, les observations antérieures du télescope spatial Hubble n'avaient pas révélé de preuve claire de cet effet de lentille.

Kyle Finner, scientifique principal à l'IPAC, le centre scientifique et de données de Caltech pour l'astrophysique et la science planétaire, et auteur principal de l'une des études, a souligné l'importance des nouvelles données. « Lorsque nous avons reçu ces premières images du JWST, nous avons dit : « wow, regardez ça, il y a une forte lentille gravitationnelle provenant de cet amas ! » », a déclaré Finner. « XLSSC 122 a désormais établi le record de l'amas de galaxies le plus lointain affichant une forte lentille gravitationnelle, ce qui est un outil précieux pour les astronomes. »

Défis aux modèles cosmologiques

XLSSC 122 remonte à une période connue sous le nom de « midi cosmique », il y a environ 10 milliards d'années, lorsque l'univers a connu son ère la plus intense de formation d'étoiles. Pendant cette période, les galaxies produisaient des étoiles à des taux jusqu'à 100 fois supérieurs à ceux observés dans l'univers actuel. Bien qu'il ait existé à une époque où les amas de galaxies étaient encore en cours d'assemblage, XLSSC 122 présente la taille et la structure organisée généralement associées aux amas de l'univers moderne.

Les nouvelles mesures indiquent qu'une quantité remarquablement importante de la masse de l'amas est concentrée dans sa région centrale. Les modèles cosmologiques standard prédisent que la croissance des structures massives aurait dû être plus progressive, rendant un tel amas concentré surprenant pour cette étape de l'histoire cosmique.

« XLSSC 122 est l'un des premiers amas que nous connaissons qui se soit formé dans l'univers, et il possède une concentration de masse qui ne correspond pas aux prédictions de nos modèles cosmologiques », a déclaré Finner.

Relier la lumière stellaire à la matière noire

L'équipe de recherche, qui comprenait des études dirigées par Zachary Scofield et Hyungjin Joo de l'Université Yonsei, a utilisé à la fois les lentilles gravitationnelles fortes et faibles pour cartographier la distribution de masse de l'amas. La lentille forte a fourni des données sur la masse centrale, tandis que la lentille faible a révélé comment la matière est distribuée dans les régions extérieures. L'analyse a confirmé que XLSSC 122 est encore en cours de fusion, les galaxies continuant à se regrouper.

Une découverte clé concerne la lumière intra-amas, une faible lueur produite par des étoiles qui ne sont plus liées à des galaxies individuelles. Les observations du télescope Webb représentent la détection la plus ancienne connue de cette lumière. Près du centre de l'amas, la forme de la lumière intra-amas correspond étroitement à la distribution de la matière noire déduite de la lentille gravitationnelle forte.

« Dans cet amas, la lumière intra-amas trace essentiellement la matière noire », a déclaré Finner. « Cette lumière nous indique que l'amas est dans un état de fusion. »

Pourquoi c'est important

Les résultats de XLSSC 122 fournissent un test critique pour les théories décrivant le développement de l'univers depuis le Big Bang. Si d'autres amas anciens présentent également une concentration inattendue de matière noire et un développement avancé, les scientifiques pourraient devoir réviser les hypothèses sur la rapidité avec laquelle les grandes structures cosmiques se sont formées. Finner a noté que, bien que XLSSC 122 soit un point de données significatif, un échantillon plus important est nécessaire pour déterminer si ces propriétés sont rares ou font partie d'un modèle plus large. « Nous sommes encore au début de l'ère du JWST », a déclaré Finner, « et si nous pouvons commencer à obtenir des données sur des dizaines ou des centaines de ces types d'objets à cette étape de l'univers, alors nous pouvons vraiment commencer à tester nos modèles cosmologiques. »

Sources (en anglais)

• sciencedaily.com: James Webb reveals a massive cosmic structure that challenges our understanding of the Universe | ScienceDaily
• whowhatwhy.org: Webb Telescope Reveals Massive Structure, Challenges Understanding of Universe - WhoWhatWhy
• news.ssbcrack.com: Massive Ancient Galaxy Cluster XLSSC 122 Challenges Cosmological Models - SSBCrack News

Traduction réalisée par IA de l’article original en anglais, vérifiée automatiquement pour dire la même chose que l’original. Les sources ont été vérifiées en anglais.