[A la recherche de l’origine des galaxies]

Il y a quelques mois seulement, le télescope James Webb battait encore un record de performance en nous offrant l’image d’une galaxie nichée dans la prime jeunesse de l’Univers. Le record précédent était détenu par le télescope Hubble qui n’en finit plus d’étonner de par son incroyable longévité.

En regardant une zone de l’espace à l’aide de ses instruments ultra-performants, le JWST nous donne à voir l’une des premières galaxies : JADES-GS-z14-0, un nom qui manque cruellement de poésie et qui pourtant nous emmène aux environs de 290 millions d’années seulement après le Big Bang, sorte d’explosion monumentale d’où tout prend son origine dont l’espace et le temps.

Il faut attendre environ 200 millions d’années après le Big Bang avant de voir apparaître les premières étoiles. Mais si l’on parvient à imager des galaxies toujours plus lointaines, qu’en est-il de leurs origines ? Quels mécanismes sont à l’œuvre dans cet Univers jeune ? C’est là que d’autres équipes de chercheurs entrent en jeu : les cosmologistes théoriciens, les équipes travaillant sur d’autres instruments comme le télescope Euclid et bien d’autres « archéologues de l’espace ».

Là où certains peinent encore à « voir » certains évènements trop anciens ou encore invisibles à nos yeux, d’autres utilisent certains outils comme les simulations numériques pour tenter de comprendre ce qui a bien se passer dans l’enfance de l’Univers. La simulation Millénium, par exemple, nous permet de tenter de comprendre comment la matière s’organise pour former les grandes structures menant à terme aux galaxies.

Pour comprendre l’origine des galaxies, on ne peut pas mettre la fameuse matière noire de côté. Elle représente tout de même environ 25% de l’Univers et nous ignorons tout d’elle. Sa nature nous est encore cachée par le fait que cette matière, pourtant dominante, n’interagit pas avec les ondes électromagnétiques, elle nous est par conséquent encore invisible.

Pour l’instant, nous sommes tout juste capable de révéler sa présence par son influence gravitationnelle en rendant compte de la vitesse des étoiles au sein des galaxies. La matière noire se distribue donc en halo autour de chaque galaxie mais aussi autour des amas de galaxies.

Et lorsqu’on ajoute à cela les simulations numériques, on s’aperçoit que cette matière noire s’organise en halos plus ou moins massifs et en filaments cosmiques, sorte de pont de matière reliant ces halos. Et si l’on remonte au plus loin dans l’histoire de l’Univers, on en arrive à la photographie instantanée la plus ancienne de l’Univers : le fond diffus micro-onde.

Le fond diffus micro-onde nous montre l’Univers alors qu’il était âgé de 380 000 ans seulement, au moment où la lumière peut enfin se propager. On ne voit ici que la matière lumineuse, la matière noire étant beaucoup plus puissante.

Cette vision de l’Univers très jeune montre de petites irrégularités qui seraient à l’origine des grandes structures visibles dans la simulation Millenium et qui donneront quelques centaines de millions d’années plus tard….les galaxies.

Entre notre méconnaissance totale de l’énergie sombre qui serait responsable de l’accélération de l’expansion de l’Univers (soit 70% de la composition de l’Univers) et nos lacunes concernant la matière noire (25% de la composition de l’Univers), notre aventure sur le chemin de la compréhension de l’Univers se poursuit…