Depuis que les êtres humains ont appris que la Voie lactée n'était ni unique ni isolée dans le ciel nocturne, les astronomes et les cosmologistes ont cherché à savoir combien de galaxies il y a dans l'Univers. Et jusqu'à récemment, nos plus grands esprits scientifiques pensaient qu'ils avaient une assez bonne idée - entre 100 et 200 milliards.
Cependant, une nouvelle étude produite par des chercheurs du Royaume-Uni a révélé quelque chose de surprenant à propos de l'Univers. En utilisant les images de champ profond de Hubble et les données d'autres télescopes, ils ont conclu que ces estimations précédentes étaient faussées par un facteur d'environ 10. L'univers, comme il se trouve, peut avoir eu jusqu'à 2 billions de galaxies en elle au cours de sa histoire.
Dirigée par le professeur Christopher Conselice de l'Université de Nottingham, au Royaume-Uni, l'équipe a combiné des images prises par le télescope spatial Hubble avec d'autres données publiées pour produire une carte tridimensionnelle de l'Univers. Ils ont ensuite incorporé une série de nouveaux modèles mathématiques qui leur ont permis d'inférer l'existence de galaxies qui ne sont pas assez brillantes pour être observées par les instruments actuels.
En les utilisant, ils ont ensuite commencé à examiner comment les galaxies ont évolué au cours des 13 derniers milliards d'années. Ce qu'ils ont appris était assez fascinant. D'une part, ils ont observé que la distribution des galaxies tout au long de l'histoire de l'Univers n'était pas uniforme. De plus, ils ont constaté que pour que tout dans leurs calculs s'additionne, il devait y avoir 10 fois plus de galaxies dans l'Univers primitif qu'on ne le pensait auparavant.
La plupart de ces galaxies auraient une masse similaire à celle des galaxies satellites observées autour de la Voie lactée et seraient trop faibles pour être repérées par les instruments d'aujourd'hui. En d'autres termes, les astronomes n'ont pu voir que 10% environ de l'Univers primitif jusqu'à présent, car la plupart de ses galaxies étaient trop petites et pâles pour être visibles.
Comme le professeur Conselice l'a expliqué dans un communiqué de Hubble Science, cela peut aider à résoudre un débat persistant sur la structure de l'Univers:
«Ces résultats sont une preuve puissante qu’une évolution importante des galaxies a eu lieu tout au long de l’histoire de l’univers, ce qui a considérablement réduit le nombre de galaxies grâce à des fusions entre elles - réduisant ainsi leur nombre total. Cela nous donne une vérification de la soi-disant formation descendante de la structure dans l'univers. "
Pour le décomposer, le «modèle descendant» de la formation des galaxies déclare que les galaxies se sont formées à partir d'énormes nuages de gaz plus grands que les galaxies résultantes. Ces nuages ont commencé à s'effondrer parce que leur gravité interne était plus forte que les pressions dans le nuage. En fonction de la vitesse à laquelle les nuages de gaz tournaient, ils formeraient soit une spirale, soit une galaxie elliptique.
En revanche, le «modèle ascendant» indique que les galaxies se sont formées au début de l'Univers en raison de la fusion de plus petites touffes qui étaient de la taille des amas globulaires. Ces galaxies auraient alors pu être attirées en amas et superamas par leur gravité mutuelle.
En plus d’aider à résoudre ce débat, cette étude offre également une solution possible au paradoxe des Olbers (alias «le paradoxe du ciel nocturne noir»). Nommé d'après l'astronome allemand du 18e / 19e siècle Heinrich Wilhelm Olbers, ce paradoxe pose la question de savoir pourquoi - étant donné l'étendue de l'Univers et toute la matière lumineuse qu'il contient - le ciel est-il sombre la nuit?
Sur la base de leurs résultats, l'équipe britannique a supposé que même si chaque point du ciel nocturne contient une partie d'une galaxie, la plupart d'entre eux sont invisibles à l'œil humain et aux télescopes modernes. Cela est dû à une combinaison de facteurs, qui comprennent les effets du décalage vers le rouge cosmique, le fait que l'Univers est dynamique (c'est-à-dire toujours en expansion) et l'absorption de la lumière par les poussières et les gaz cosmiques.
Inutile de dire que de futures missions seront nécessaires pour confirmer l'existence de toutes ces galaxies invisibles. Et à cet égard, Conselice et ses collègues se tournent vers les futures missions - celles qui sont capables d'observer les étoiles et les galaxies dans le spectre non visible - pour y arriver.
"Cela laisse perplexe l'esprit que plus de 90% des galaxies de l'univers doivent encore être étudiées", a-t-il ajouté. «Qui sait quelles propriétés intéressantes nous trouverons lorsque nous découvrirons ces galaxies avec les générations futures de télescopes? Dans un avenir proche, le télescope spatial James Webb pourra étudier ces galaxies ultra-faibles. »
Comprendre combien de galaxies ont existé au fil du temps est un aspect fondamental de la compréhension de l'Univers dans son ensemble. Avec chaque étude de passage qui tente de résoudre ce que nous pouvons voir avec nos modèles cosmologiques actuels, nous nous rapprochons beaucoup plus!
Et assurez-vous de profiter de cette vidéo sur certaines des images les plus étonnantes de Hubble, gracieuseté de HubbleESA:
