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Posté par Michel le Vendredi 27/04/2012 à 00:00
L'histoire des galaxies inscrite dans les étoiles
Les galaxies les plus anciennes de l'Univers sont jusqu'à trois fois plus massives que prévu. Elles renferment davantage d'étoiles naines et moins de géantes brillantes qu'on ne soupçonnait jusqu'à présent. Ce résultat conduit à réviser les modèles de formation d'étoiles et de galaxies en vigueur depuis 50 ans. Basé sur l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très...) de 260 galaxies évoluées, distantes de moins de 135 millions d'années-lumière, avec le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi...) William Herschel de 4,2 mètres, aux Canaries, il a été obtenu par une équipe internationale qui inclut cinq chercheurs de l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne et de...), du CEA, du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis,...) de Lyon. Il est paru le 26 avril 2012 dans la revue Nature.


Amas Oméga du Centaure. Les étoiles naines rouges, peu lumineuses et de petite masse, peuvent être observées entre les géantes brillantes des amas d'étoiles proches de notre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs...). C'est le cas, au coeur de l'amas globulaire Oméga du Centaure bien visible dans l'hémisphère sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.). En revanche, la distance empêche de distinguer le rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration...) individuel des naines dans les galaxies éloignées. La mesure de leur contribution totale en masse montre que les petites étoiles rouges dominent dans les vieilles galaxies, elliptiques ou lenticulaires.(Hubble / ESA / NASA)

Certaines des plus anciennes galaxies du cosmos renferment trois fois plus de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) ordinaire - et donc beaucoup plus d'étoiles - que tous les modèles d'évolution astrophysiques actuels ne le prédisent. Cette conclusion provient de l'équipe internationale Atlas3D menée par un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) de l'université d'Oxford (Royaume-Uni) et qui inclut cinq scientifiques français de l'Observatoire de Paris, du CEA, du CNRS et de l'Université de Lyon. Les travaux s'appuient sur l'observation sans précédent d'un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) de 260 galaxies évoluées, elliptiques et lenticulaires, distantes de moins de 135 millions d'années-lumière et de masse supérieure à l'équivalent de 6 milliards de soleils (Soleils est une association à but humanitaire implantée sur le campus de Supélec (École Supérieure d'Electricité).). Les mesures combinées d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit...) et de spectroscopie à deux dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de révolution.) (intégrale de champs) ont été menées au télescope William Herschel de 4,2 mètres à La Palma, dans l'archipel (Un archipel est un ensemble d'îles relativement proches les unes des autres. La proximité se double le plus souvent d'une origine géologique commune.) des Canaries. Les chercheurs en ont tiré des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) inédites sur les populations d'étoiles qui composent ces univers-îles et sur leur mouvement. L'analyse et les simulations ont porté sur la cinématique (En physique, la cinématique est la discipline de la mécanique qui étudie le mouvement des corps, en faisant abstraction des causes du mouvement (celles-ci sont généralement...) et la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :).


Résultats

Les modèles, qui supposent depuis plus de 50 ans que la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière...) reçue d'une galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir...) est liée à sa masse, sont à revoir. En outre, une nouvelle énigme surgit et reste à creuser: comment les galaxies nées dans les tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) premiers moments de l'histoire de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) peuvent-elles s'être développées et avoir pris du poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle...) aussi rapidement ?

La lumière issue des galaxies est l'arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une...) qui cache la forêt (Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense, constituée d'un ou plusieurs peuplements d'arbres et d'espèces associées. Un boisement de faible...). Elle reflète les étoiles les plus massives et brillantes, géantes et supergéantes. Une composante reste donc éclipsée. Les galaxies peuvent contenir énormément de petites étoiles qui représentent une quantité de matière (La quantité de matière est une grandeur de comptage d'entités chimiques ou physiques élémentaires. L'unité qui lui correspond est la mole.) importante mais ne se voient pas, car elles émettent peu de rayonnement.

Jusqu'à maintenant, les théories supposaient que la lumière captée par les instruments pouvait être utilisée pour calculer la masse totale des populations d'étoiles d'une galaxie. L'étude suggère, au contraire, que les galaxies sont toutes différentes les unes des autres. Certaines mêmes contiennent beaucoup plus d'étoiles et paraissent bien étranges.

Outre la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.), le second paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte pour prendre une décision ou pour effectuer un calcul.) fondamental à appréhender pour bien cerner les galaxies est donc leur masse. C'est elle que les modèles prédisent. Cependant, jusqu'ici, il s'est avéré difficile de calculer la contribution des étoiles car impossible de connaitre avec précision la part de la fameuse matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des...) qui emplit les halos périphériques de galaxies sans que l'on en connaisse ni la nature, ni l'origine. Diverses tentatives ont ici échoué.

La nouvelle analyse présentée a réussi grâce à la cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit représentant un espace...) de la dynamique stellaire de nombreuses galaxies, combinée aux modèles numériques. En distinguant pour la première fois la masse des étoiles et la matière noire, il a été montré que la relation entre lumière et masse est loin de constituer une loi universelle. Elle varie de galaxie en galaxie. Certaines vieilles galaxies, lenticulaires et elliptiques, sont trois fois plus massives qu'on ne croyait.

La question de comment traiter la lumière d'une galaxie pour en déduire la masse de l'astre est un problème ancien et a été longuement débattu. Sa résolution passe par la détermination de la "fonction initiale de masse" sorte de pédigrée originel de chaque galaxie. Il devient dorénavant possible de mieux répondre en s'affranchissant du comportement méconnu et entaché d'incertitudes de la matière noire.

L'étude indique qu'il reste beaucoup à découvrir sur la façon dont les galaxies, et l'Univers primitif, ont évolué. Une partie de l'histoire de ces galaxies se trouve inscrite dans leurs populations en étoiles variées. La formation d'étoiles a été différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application...) par le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des...). Elle a semblé favoriser les naines plus propices... à l'apparition des planètes habitables.

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