L'univers précoce est moucheté de petits points rouges, et maintenant nous pouvons avoir une idée de la création de ces galaxies particulières: ils sont nés sans aucun rotation.
Les petits points rouges étaient totalement inconnus jusqu'à leur découverte par le télescope spatial James Webb, qui a révélé une minuscule espèce galactique qui a proliféré lorsque l'univers n'avait que 640 à 1,5 milliard d'années. Ces galaxies sont compactes parce qu'elles tournaient à peine lors de la première forme, les astronomes de Harvard Fabio Pacucci et Avi Loeb reportent dans un article soumis le 3 juin à arXiv.org et accepté à la Lettres de journal astrophysique.
Parce que de petits points rouges existaient il y a si longtemps, ils peuvent être un lien clé dans l'histoire de Galaxy Evolution. «Ils sont vraiment, vraiment remarquables», explique Pacucci. Comme leur nom l'indique, les petits points rouges sont minuscules: ils émettent la moitié de leur lumière d'une région d'environ 1 000 années-lumière. Ce n'est que quelques pour cent du chiffre comparable pour la voie lactée moderne.
Leur couleur rouge peut résulter de la poussière et du gaz, que la lumière rouge dans une galaxie tout comme l'atmosphère de la Terre devient un coucher de soleil rouge. La teinte peut également provenir de stars géantes rouges et supergiantes. Bien que les galaxies soient intrinsèquement rouges, elles nous semblent encore plus rouges parce que leur lumière se dirige vers la Terre pendant plus de 12 milliards d'années, au cours de laquelle l'espace s'est étendu, étirant les ondes lumineuses à des longueurs d'onde encore plus longues ou plus rouges.
Deux idées concurrentes tentent d'expliquer les petits points rouges, mais les deux sont problématiques. Le premier dit que les trous noirs supermassifs occupent les centres des petites galaxies et avalent du gaz. Le gaz infaillible tourbillonne autour des trous noirs si rapidement qu'il fait chaud et rayonne une lumière intense. Le problème? Le gaz chaud doit également émettre des rayons X, ce qu'aucun télescope n'a vu.
La deuxième idée dit que les petits points rouges sont composés de milliards d'étoiles émettant de la lumière. Le problème? Les étoiles devraient être remplies ensemble à des extrêmes que personne n'a jamais vues auparavant. Le contraste entre notre partie de la Voie lactée et ce qui est nécessaire pour les petits points rouges équivaut à se tenir seul dans votre salon – par rapport à le partager avec 1 milliard d'autres personnes.
La nouvelle histoire d'origine ne dit pas quelle idée sur les points est juste. En fait, les deux astronomes eux-mêmes ne sont pas d'accord. « Je suis un gars de trou noir », dit Pacucci, alors que Loeb dit: « J'ai l'impression qu'il n'y a peut-être pas encore de trou noir … simplement parce que nous n'avons pas vu les radiographies. »
Au lieu de cela, Pacucci et Loeb essaient d'expliquer comment les petits points rouges ont commencé. Les galaxies ont commencé à prendre forme au début de l'univers alors que les particules de matière noire se sont attirées par la gravité, formant des touffes appelées halos. Au fil du temps, ces halos de la matière noire ont fusionné, grossir et attirer des gaz qui y sont tombés. Certains de ces gaz ont fait des étoiles, créant ainsi des galaxies lumineuses.
Les halos de matière noire tournent à différentes vitesses. Les petits points rouges, disent les astronomes, sont nés de halos avec les 1% les plus bas des vitesses de rotation. Dans les halos de matière noire à rotation rapide, la force centrifuge maintient les étoiles et le gaz se propage. Dans les halos les plus lents, cependant, «le gaz doit se rétrécir avant la force centrifuge équilibre la gravité», explique Loeb. C'est pourquoi les petits points rouges sont si petits.
Les vitesses de rotation lents expliquent également pourquoi les petits points rouges existaient lorsqu'ils l'ont fait. Ils étaient probablement plus courants encore plus tôt où les galaxies étaient plus petites. Mais ces petits points rouges éloignés sont si faibles qu'aucun télescope ne les a encore détectés. Plus tard, ils sont devenus rares car les galaxies en général ont grandi.
«J'aime cet article car il fournit une référence claire contre laquelle les gens peuvent tester les observations» et est un modèle simple, explique l'astronome Michael Boylan-Kolchin de l'Université du Texas à Austin.
Un test nécessite que le télescope Webb prenne des expositions plus longues. Si cette histoire d'origine est correcte, le télescope devrait voir beaucoup de petits points rouges qui sont si faibles et distants qu'ils existaient moins de 640 millions d'années après la naissance de l'univers.
De plus, «nous prédisons qu'ils devraient être dans des environnements spéciaux qui n'exercent pas beaucoup de couple [or twisting force] Sur ces galaxies », explique Loeb.« Par exemple, vous ne vous attendez pas à ce que des galaxies massives soient autour d'eux »parce que de telles galaxies auraient fait tourner les halos de matière noire voisines, créant des galaxies étalées plutôt que de simples points.
Au lieu de cela, de petits points rouges devraient se regrouper dans des environnements calmes, où tous les halos de matière noire se sont tournés lentement et aucun halos à filation rapide ne les a perturbés. Déjà, disent les astronomes, il existe des conseils que les petits points rouges ont tendance à être trouvés près les uns des autres. Si d'autres travaux confirment cette tendance, cela pourrait donner un sens cosmique à l'expression «connexion des points».
