Une image spectaculaire du télescope spatial James Web (JWST) de l’Univers profond, la vue la plus proche de son origine dans le Big Bang, montre une densité de galaxies beaucoup plus élevée que prévu. Un tel amas de galaxies aux origines de l’Univers est théoriquement impossible, à moins de supposer que la formation et l’évolution initiale des étoiles et des galaxies se sont produites beaucoup plus tôt qu’on ne le pensait auparavant, ou que l’Univers est beaucoup, beaucoup plus vieux, des millions d’années plus vieux que nous le pensions.

Les observations du télescope spatial James Webb ont révélé des galaxies massives et lumineuses avec une évolution incompréhensible dans un Univers estimé à environ 13,8 milliards d’années ( ou Giga années, Ga ), selon le modèle standard Lambda-CDM (ΛCDM Cosmological Constant Cold Dark Matter – matière noire froide à constante cosmologique ). Les galaxies découvertes devraient être bien plus anciennes que l’Univers lui-même.

Ces découvertes intrigantes nous obligent à revisiter quelque chose de fondamental : la façon dont nous comptons les années cosmiques.

L’âge des étoiles

Du minimum au maximum, si nous connaissons l’âge des étoiles les plus anciennes, nous aurons une référence pour l’âge de la galaxie entière, et si nous connaissons l’âge de nombreuses galaxies, nous pouvons avoir une référence pour l’âge total de l’Univers. . Mais c’est tellement pertinent que nous devons être très prudents quant aux méthodes que nous utilisons.

La nucléocosmochronologie a été utilisée , par exemple, pour découvrir l’âge du Soleil (4,57 ± 0,02 milliards d’années) et de la Voie lactée, mais aussi pour découvrir quelles étaient les premières étoiles .

La méthode repose sur la mesure de la quantité de thorium (232Th) et d’uranium (238U) que les étoiles ont eu le temps de produire. Il est également possible de savoir dans quelle phase ils se trouvent en calculant la quantité de carburant (hydrogène) qu’ils ont consommée et combien il leur reste pour sortir de la séquence principale, la phase initiale de leur vie.

Nous le savons parce qu’ils changent de couleur. Les étoiles qui sont chromatiquement au-dessus d’un certain niveau de bleu (appelé point d’arrêt) auront déjà quitté la séquence principale, devenant rougeâtres et augmentant en taille, tandis que les étoiles plus rouges et plus petites sont encore jeunes.

Connaissant l’âge de nombreuses étoiles, nous pouvons en déduire l’âge des amas globulaires. Or, si l’âge de l’Univers est estimé à 13,8 Ga, il faut déduire le temps entre le Big Bang et la formation de l’amas et prendre en compte un minimum de temps passé à sa formation. Avec tout cela, l’âge des amas les plus anciens ne devrait pas dépasser 13,6 Ga.

L’âge universel

À ce jour, les données de plusieurs expériences n’ont pas été regroupées dans un modèle unique capable de fournir une échelle d’âge universelle à l’échelle mondiale et sur l’ensemble du domaine temporel. Il n’existe pas non plus de calibrage croisé systématique et robuste comparant les valeurs obtenues entre les différentes méthodes utilisées. C’est donc un véritable défi que d’établir la limite d’âge des objets dans le Cosmos, c’est-à-dire de trouver le nombre maximum d’années depuis leur formation.

Cela représente un énorme défi pour limiter l’âge des objets dans l’Univers. Avec les nouvelles données de James Webb, nous n’avions d’autre choix que de repartir de zéro, sans tenir compte des limites que nous avions fixées. Nous avons dû regarder à nouveau, pensant que les amas, les galaxies et l’Univers tout entier pourraient être beaucoup plus anciens que ce que la physique conventionnelle avait établi.

Et c’est ce que nous avons fait : nous avons étudié les amas globulaires sans tenir compte de la limite d’âge inférieure qui leur était fixée. Et nous avons de nouvelles preuves que l’Univers est « plus vieux » que nous le pensions.

Âge ou apparence de l’âge

Les recherches de Rajendra P. Gupta , de l’Université d’Ottawa (Canada), avaient déjà tiré la sonnette d’alarme. Leurs travaux doublent l’âge actuellement établi de l’Univers. Gupta rapporte qu’il doit s’agir de 26,7 Ga, soit le double de ce que nous pensions.

Ce résultat explique l’existence et la formation de galaxies massives alors que l’Univers, en théorie, était encore jeune. Les résultats de Gupta résolvent le dilemme présenté par l’image de l’Univers profond du télescope spatial James Webb.

L’abondance d’étoiles bleues

Notre travail présente encore plus d’arguments en faveur d’un Univers plus ancien. Nous avons développé une méthode plus objective pour déterminer l’âge basée sur l’abondance des étoiles bleues traînantes ( Blue Straggler ou BS ) dans les amas globulaires. Les traînards bleus sont des étoiles qui semblent être plus jeunes que l’âge du système stellaire auquel elles appartiennent. Aucune tentative n’a jamais été faite pour déduire l’âge des amas globulaires en utilisant cette méthode.

Dans nos travaux, nous montrons que l’émergence et/ou la formation d’étoiles retardatrices commence à l’origine de l’amas. Cela implique que le nombre d’étoiles BS sert d’indicateur de l’âge de l’amas.

Nous avons découvert que certains amas avaient des âges compris entre 14,7 et 21,6 Ga, ce qui induit un Univers d’environ 26 Ga, très proche de 26,7 Ga, valeur déduite par le modèle Gupta.

La méthode développée a été rapportée dans l’ American Journal of Astronomy and Astrophysics .

Pas besoin de matière noire

Il existe d’autres études qui concordent avec nos résultats, comme celle qui a révélé que l’âge de certaines étoiles très anciennes pauvres en métaux se situe entre 13,3 Ga et 16,0 Ga.

Mais nos résultats vont plus loin : il est possible d’expliquer la présence de galaxies massives précoces, d’amas globulaires très anciens et d’étoiles très anciennes sans avoir besoin de prendre en compte la matière noire.

Tout cela renforce la nécessité d’une révision critique des modèles qui prédisent l’existence de la matière noire et de l’énergie noire, ainsi que des modèles déjà établis sur la dynamique de l’Univers.

Nous devons créer de nouveaux modèles qui correspondent et répondent à ce que nous observons.

Félix Llorente de Andrés

Chercheur, Centre d’Astrobiologie (INTA-CSIC)