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Depuis plusieurs années, les astronomes ont remarqué cette tendance particulière de ces galaxies. Pendant les trois à quatre premiers milliards d'années après le Big Bang, des galaxies progressivement plus grandes étaient capables de créer de nouvelles étoiles, la plus grande d'entre elles contenant environ 10 fois plus d'étoiles que la Voie Lactée. Mais ensuite la tendance s'est mystérieusement inversée, et au cours des 10 derniers milliards d'années, les pépinières stellaires ne sont plus apparues que dans des galaxies beaucoup plus petites.
Un jet de matière expulsé à des milliers d'années-lumière
du centre de la galaxie active M87
"Les grandes galaxies sont toujours là, mais elles ne formeront plus d'étoiles, et les galaxies qui en produisent toujours sont de plus en plus petites" fait remarquer Evan Scannapieco, astrophysicien à l'université de Californie à Santa Barbara. Selon lui, l'explication du phénomène est à chercher dans les trous noirs et dans l'accélération de l'expansion de l'Univers.
Des Vents trop chauds
Les étoiles sont engendrées par l'effondrement de nuages froids de gaz, mais le processus peut être stoppé si le gaz se réchauffe. Cela peut se produire si la galaxie possède un trou noir central puissant, appelé noyau galactique actif (AGN), qui engloutit la matière qui l'environne en éjectant des flux puissants d'énergie et de matière. On pense que les vents produits par un AGN peuvent échauffer le gaz dans et autour de la galaxie à des dizaines de millions de degrés et sont capable de l'expulser dans l'espace avant qu'il puisse se refroidir et se condenser pour former de nouvelles étoiles. En se basant sur des observations, Scannapieco et d'autres scientifiques estiment qu'environ 5% de l'énergie d'un noyau actif est soufflé dans l'espace en vents chauds. Ils ont alors calculé les conséquences sur la formation galactique des étoiles dans toute l'histoire de l'Univers.
Ils ont déterminé qu'aux premières heures cosmiques, quand l'Univers était plus dense et plus petit, la densité de matière dans et autour des galaxies refroidissait le gaz chaud expulsé, lui permettant de s'agglomérer dans de nouvelles étoiles. Ainsi les petites comme les grandes galaxies pouvaient en engendrer. Puis, il y a environ 10 milliards d'années, l'univers était assez étendu pour que la matière entre les galaxies soit devenue trop diffuse pour refroidir le gaz efficacement. Les grandes galaxies ont donc produit trop de chaleur pour pouvoir encore former des étoiles et seules les plus petites, qui produisait moins de chaleur, sont rester capables d'en générer de nouvelles. Tandis que l'Univers continuait son expansion, la taille des galaxies capables de voir éclore des étoiles a continué de diminuer.
Un Futur sombre
Cela laisse présager un futur sombre pour la Voie Lactée, indique Scannapieco. "Notre galaxie produit encore des étoiles", indique-t-il. "Mais dans quelques milliards d'années, elle fusionnera avec la galaxie voisine d'Andromède et son noyau deviendra certainement actif. Notre galaxie se développera, les gaz s'échaufferont partout, et ce sera la fin de la formation d'étoiles dans notre Galaxie".