SPT2349-56 apparaît très tôt dans l’histoire du cosmos. À peine 1,4 milliard d’années après le Big Bang. Normalement, à cette époque, les grandes structures de l’univers sont encore en train de se rassembler. Des galaxies dispersées, du gaz qui tombe lentement sous l’effet de la gravité, des proto-amas encore instables.
Ici, l’impression est tout autre. L’objet semble déjà dense, actif, presque mature.
UNE TEMPÉRATURE QUI N’A PAS DE SENS
Ce qui attire immédiatement l’attention, c’est la chaleur. Le gaz qui circule entre les galaxies dépasse les dix millions de kelvins. Un niveau comparable à celui observé dans des amas galactiques bien plus anciens. Dans les modèles actuels, un système aussi jeune ne devrait pas atteindre une telle température. On attendrait un gaz beaucoup plus froid, encore en train de s’accumuler.
La trace de cette chaleur n’est pas visible directement. Elle se devine dans une légère déformation du rayonnement fossile du Big Bang. Des électrons très énergétiques diffusent ce rayonnement et en modifient subtilement le spectre. Une signature discrète, presque fantomatique, mais détectable avec des instruments sensibles aux ondes millimétriques.
C’est ce qu’a observé le réseau de radiotélescopes ALMA autour du cœur de SPT2349-56. Le signal apparaît clairement. Trop clairement, même.
DES VÉRIFICATIONS QUI CONFIRMENT L’ANOMALIE
Les chercheurs ont longuement vérifié leurs données. Cherché une erreur possible, une interférence, un artefact instrumental. Rien de convaincant. La température reste la même, largement au-dessus de ce que les modèles prévoient pour un proto-amas aussi précoce.
Le système lui-même n’a rien de banal. Plus de trente galaxies actives sont regroupées dans une région d’environ cinq cent mille années-lumière. À l’échelle cosmique, c’est une concentration impressionnante. L’ensemble correspond à un redshift de 4,3, lorsque l’univers n’avait encore qu’une fraction de son âge actuel.
L’activité interne est intense. Les galaxies forment des étoiles à un rythme vertigineux, des milliers de fois supérieur à celui de la Voie lactée. Pas un simple épisode isolé, mais une agitation collective, répartie dans plusieurs galaxies du proto-amas.
Au milieu de ce tumulte, plusieurs trous noirs supermassifs sont déjà actifs. Trois ont été identifiés avec certitude. Leurs noyaux galactiques projettent des jets d’énergie capables de perturber fortement leur environnement. Dans un système aussi compact, cette énergie pourrait suffire à chauffer une grande quantité de gaz.
Même cette hypothèse ne règle pas complètement le problème.
UN CAS QUI MET LES MODÈLES COSMOLOGIQUES À L’ÉPREUVE
Dans la vision classique, les amas de galaxies se forment lentement. La matière tombe vers le centre sous l’effet de la gravité, le gaz se comprime, la température augmente progressivement. Un processus qui s’étale sur des milliards d’années.
SPT2349-56 ne semble pas suivre ce rythme.
Les simulations cosmologiques actuelles reproduisent assez bien la formation progressive des grandes structures, mais elles peinent à générer un objet aussi chaud et aussi dense à un moment aussi précoce. Il manque peut-être une pièce dans la façon dont ces modèles décrivent les interactions entre galaxies, gaz et trous noirs dans l’univers jeune.
Reste une possibilité : certaines régions du cosmos primordial auraient évolué beaucoup plus vite que d’autres. Des zones particulièrement riches en matière, où les galaxies se seraient assemblées rapidement, alimentant très tôt des trous noirs capables d’injecter d’énormes quantités d’énergie.
SPT2349-56 est peut-être une anomalie spectaculaire. Ou simplement le premier indice d’un univers jeune plus turbulent, plus rapide, moins prévisible que ce que racontent aujourd’hui les modèles.
Les observations à venir permettront de le savoir. Pour ne rien manquer de l’actualité de l’espace, inscrivez-vous à la newsletter btlv.
François Deymier (rédaction btlv source Nature – photo home page @btlv via adobe stock)
