Il fut un temps où l'univers était assez jeune pour que même la lumière semble nouvellement née.
Dans cette ère précoce, peu après le Big Bang, la matière dérivait à travers un espace en expansion comme une brume se rassemblant en gouttes. Les astronomes imaginaient autrefois ces premières gouttes — les premières galaxies — comme de petites structures timides, s'assemblant lentement au fil des milliards d'années. Les formes les plus grandioses, les énormes galaxies elliptiques qui ancrent maintenant des amas d'étoiles, étaient considérées comme des arrivées tardives sur la scène cosmique.
Pourtant, des observations récentes suggèrent un début plus surprenant. Certaines de ces énormes galaxies arrondies semblent s'être formées bien plus tôt que prévu, au cours du premier milliard d'années de l'univers.
Les images et les données du télescope ont offert un aperçu sans précédent de cette époque lointaine. En scrutant profondément dans les longueurs d'onde infrarouges, Webb permet aux astronomes d'observer des galaxies telles qu'elles existaient il y a plus de 12 milliards d'années. Parmi les lueurs faibles se trouvent des objets qui semblent étonnamment matures — denses, massifs et structurellement similaires aux galaxies elliptiques observées dans l'univers moderne.
Les galaxies elliptiques sont généralement caractérisées par leurs formes sphéroïdales lisses et leurs populations d'étoiles plus anciennes. Contrairement aux galaxies spirales, elles manquent de bras proéminents et montrent souvent peu de formation d'étoiles en cours. Dans l'espace proche, on comprend couramment qu'elles se forment par des fusions — des collisions cosmiques dans lesquelles des galaxies plus petites se combinent, leurs étoiles se dispersant en distributions arrondies tandis que des éclats de formation d'étoiles s'allument brièvement.
Selon les modèles traditionnels de formation de structures hiérarchiques, de tels systèmes massifs devraient prendre du temps à se construire. Les petites galaxies fusionnent progressivement, accumulant de la masse étape par étape. Mais l'apparition précoce de galaxies de type elliptique suggère que cet assemblage pourrait avoir eu lieu à un rythme accéléré dans l'univers jeune.
Une explication possible réside dans les conditions de cette époque. Le cosmos primitif était plus dense, avec des nuages de gaz plus étroitement packés et des interactions gravitationnelles se produisant plus rapidement. Dans un tel environnement, les galaxies ont pu connaître des éclats intenses de formation d'étoiles — parfois appelés "éruptions d'étoiles" — qui ont converti le gaz en étoiles avec une efficacité remarquable. Si ces processus se sont déroulés assez rapidement, une galaxie pourrait devenir massive dans un intervalle cosmique relativement court.
Une autre hypothèse implique des fusions fréquentes et rapides. Dans l'univers précoce encombré, les galaxies ont pu entrer en collision plus souvent que les modèles ne l'avaient initialement prédit. Ces fusions auraient pu diriger le gaz vers les centres galactiques, alimentant à la fois la formation d'étoiles et la croissance de trous noirs supermassifs centraux. Au fil du temps, des interactions répétées auraient pu lisser les orbites stellaires en profils arrondis associés aux elliptiques.
Certaines des premières galaxies identifiées par Webb semblent également inhabituellement compactes, contenant d'énormes quantités d'étoiles dans des volumes relativement petits. Leurs densités dépassent celles des galaxies similaires observées aujourd'hui. Cela soulève d'autres questions sur la façon dont de tels systèmes ont évolué — s'ils se sont étendus au fil du temps par de petites fusions ou ont subi des transformations structurelles.
Les astronomes mettent en garde que les interprétations restent sous étude active. Déterminer des masses, âges et morphologies précis à de telles distances extrêmes est complexe. Les observations doivent être soigneusement calibrées, et des explications alternatives doivent être envisagées. À mesure que des données supplémentaires s'accumulent, certains candidats précoces peuvent être reclassés, tandis que d'autres peuvent approfondir le mystère.
Ce qui émerge, cependant, est un portrait d'un univers qui a mûri rapidement. Plutôt que de se dérouler à un rythme uniforme, l'histoire cosmique semble marquée par des épisodes de construction rapide — des moments où la gravité, le gaz et le temps se sont convergés pour créer des structures étonnamment grandioses.
La question n'est plus simplement comment les galaxies se forment, mais à quelle vitesse elles peuvent le faire.
Dans les années à venir, les astronomes continueront à affiner les modèles et à rassembler des observations, cherchant à comprendre si ces elliptiques précoces sont des exceptions rares ou font partie d'un schéma plus large. Pour l'instant, la découverte ne renverse pas la théorie établie, mais elle invite à un ajustement — une recalibration des chronologies plutôt qu'une réécriture des fondamentaux.
L'univers, semble-t-il, était capable d'ambition architecturale dès le tout début.
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Sources Nature Science BBC News Reuters The New York Times