Les observations en champ profond du JWST contreviennent au principe cosmologique

Les observations du champ profond du télescope spatial James Webb dans le cadre du relevé extragalactique profond avancé (JADES) montrent sans équivoque que la plupart des galaxies tournent dans le sens inverse de celui de la Voie lactée. Cette non-aléatoire dans le sens de rotation des galaxies contredit les principes cosmologiques qui exigent que le nombre de galaxies tournant dans un sens soit presque égal au nombre de galaxies tournant dans le sens opposé. Le principe cosmologique standard (PC) postule que l'univers est homogène et isotrope à grande échelle, c'est-à-dire qu'il est identique dans toutes les directions, sans préférence directionnelle. La raison exacte de cette incohérence observée reste inconnue. Il est possible que le principe cosmologique soit incomplet pour décrire la structure à grande échelle de l'univers et que celui-ci ait commencé par une rotation, ou qu'il présente une structure fractale répétitive.

Le principe cosmologique (PC) est une idée fondamentale en cosmologie. Selon ce principe, l'univers est à la fois homogène et isotrope, à une échelle suffisamment grande, c'est-à-dire qu'il est identique dans toutes les directions, sans préférence directionnelle. Concernant le sens de rotation des galaxies, le principe cosmologique standard implique que le nombre de galaxies en rotation dans un sens devrait être quasiment identique à celui des galaxies en rotation dans le sens opposé. Cependant, des études antérieures ont montré le contraire et suggéré une asymétrie dans le sens de rotation des galaxies. L'analyse récente d'images extrêmement détaillées de galaxies de l'univers primordial, fournies par le JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), montre sans équivoque que la plupart des galaxies des champs profonds tournent dans le sens opposé à celui de notre galaxie mère, la Voie Lactée.

Grâce au JWST, on peut observer que la majorité des galaxies de l'Univers profond tournent dans le sens inverse de la Voie lactée. Mais comment est-ce possible ? L'Univers est-il né en rotation ? Ou bien ce phénomène est-il dû à la distance et à la vitesse de rotation ? https://t.co/R4ZuRhgaFn pic.twitter.com/8u3P9iHeJI
–Lior Shamir (@shamir_lior) 27 février 2025

Voie lactée – la galaxie dans laquelle nous vivons
1. Notre galaxie natale, la Voie Lactée, est une galaxie spirale avec une structure plate en forme de disque.
2. Toutes les étoiles (y compris le soleil) et le gaz du disque tournent autour du centre galactique dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (pour l'observateur au-dessus du plan galactique).
3. Le Soleil et l'ensemble de son système planétaire, y compris la Terre, sont situés dans le bras spiral Orion-Cygnus, à environ 25,000 230 années-lumière du centre galactique et mettent environ XNUMX millions d'années pour effectuer une rotation complète autour du centre.
4. La Terre, lieu de nos observations, tourne également autour du centre galactique dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme tout le reste de la Voie lactée.

Étude extragalactique profonde avancée du JWST (JADES)
1. Objectif : étude de l'univers primitif
2. Étudie la formation et l'évolution des galaxies depuis le décalage vers le rouge élevé jusqu'au midi cosmique (correspondant à des décalages vers le rouge de z = 2–3, lorsque l'univers avait environ 2 à 3 milliards d'années)
3. Utilise l'imagerie infrarouge et la spectroscopie dans les champs profonds GOODS-S et GOODS-N (GOODS-N coïncide avec le champ profond Hubble Nord, tandis que GOODS-S coïncide avec le champ profond Chandra Sud).
4. Au cours de la première année, les chercheurs de JADES ont découvert des centaines de galaxies candidates datant des 650 premiers millions d'années après le Big Bang.

Enquête approfondie sur les origines des Grands Observatoires (GOODS)
1. Combine des observations approfondies provenant de trois grands observatoires : le télescope spatial Hubble, le télescope spatial Spitzer et l'observatoire à rayons X Chandra, ainsi que des données provenant d'autres télescopes.
2. Permet aux astronomes d’étudier la formation et l’évolution des galaxies dans l’univers lointain et primitif.
3. vise à réunir des observations extrêmement approfondies provenant des grands observatoires de la NASA (Spitzer, Hubble et Chandra), de Herschel et XMM-Newton de l'ESA et des installations terrestres les plus puissantes.

Les images en champ profond de l'Univers primordial prises par le JWST dans le cadre du programme JADES ont montré que le nombre de galaxies tournant dans le sens inverse de celui de la Voie lactée est 50 % supérieur au nombre de galaxies tournant dans le même sens. Il existe donc une asymétrie prononcée dans la distribution des directions de rotation des galaxies dans l'Univers primordial.

La raison exacte de l'asymétrie observée, contraire au principe cosmologique standard, est inconnue. L'idée selon laquelle « l'univers est à la fois homogène et isotrope à grande échelle » n'est pas prouvée. Les observations en champ profond du JWST semblent la contredire. Ce principe est peut-être incomplet et ne rend pas pleinement compte de la structure à grande échelle (LSS) de l'univers primitif.

D'autres modèles cosmologiques violent l'hypothèse d'isotropie du Principe Cosmologique Standard, mais expliquent la violation observée de la symétrie dans le sens de rotation des galaxies. La cosmologie des trous noirs (BHC) et la théorie de la rotation de l'Univers constituent un tel modèle alternatif. Selon ce modèle, l'Univers est hébergé à l'intérieur d'un trou noir dans un univers parent. Comme un trou noir tourne, l'Univers qu'il héberge tourne également dans le même sens. Cet univers possède donc un axe ou un sens de rotation privilégié, ce qui pourrait expliquer pourquoi la plupart des galaxies observées en champ profond du JWST ont un sens de rotation unique. La structure fractale de l'Univers est un autre modèle alternatif, basé sur l'hypothèse que la structure à grande échelle de l'Univers possède une structure fractale. La répétition du motif fractal annule le caractère aléatoire de l'Univers, d'où la violation de la symétrie dans le sens de rotation des galaxies.

Une autre possibilité est que le principe cosmologique soit effectivement valide, que l'univers soit aléatoire et que le caractère non aléatoire observé dans la direction de rotation des galaxies en champ profond du JWST par un observateur terrestre soit un effet de la vitesse de rotation des galaxies observées par rapport à celle de la Voie lactée sur leur luminosité. Les galaxies tournant dans le sens inverse de celui de la Voie lactée apparaissent plus brillantes en raison de l'effet Doppler et sont plus susceptibles d'être observées. Cependant, l'impact de la vitesse de rotation sur la luminosité des galaxies étant faible, il est difficile d'expliquer les observations réalisées par JADES et d'autres programmes. Un aspect inconnu de la physique de la rotation des galaxies pourrait influencer ces observations.

***

Références:

Shamir L., 2025. Distribution de la rotation des galaxies dans le JWST Advanced Deep Extragalactic Survey. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, volume 538, numéro 1, mars 2025, pages 76–91. Publié le 17 février 2025. DOI : https://doi.org/10.1093/mnras/staf292

Actualités de l'Université d'État du Kansas – Une étude d'un chercheur de l'Université d'État du Kansas fait une observation déroutante sur la rotation de la Voie lactée et des galaxies de l'espace lointain. Publié le 12 mars 2025. Disponible sur https://www.k-state.edu/media/articles/2025/03/lior-shamir-james-webb-space-telescope-spinning-galaxies.html

Société Max-Planck. Actualités – Mission de sauvetage du principe cosmologique. Publié le 17 septembre 2024. Disponible sur https://www.mpg.de/23150751/meerkat-absorption-line-survey-and-the-cosmological-principle

Aluri PK, et al. 2023. L'univers observable est-il compatible avec le principe cosmologique ? Gravité classique et quantique, volume 40, numéro 9. Publié le 4 avril 2023. DOI : https://doi.org/10.1088/1361-6382/acbefc