Des galaxies étonnamment matures dans le jeune Univers

Publié par Adrien le 28/10/2020 à 09:00
Source: CNRS
Alors que l'Univers n'avait qu'un dixième de son âge actuel, ses galaxies ont connu une poussée de croissance. C'est sur cette période que se sont penchés les scientifiques du projet Alpine, en réalisant le premier grand relevé de galaxies lointaines à l'aide du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) Alma de l'ESO. Avec une surprise à la clé: ces galaxies observées au début de leur vie (La vie est le nom donné :) sont bien plus évoluées qu'attendu. Ces travaux font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'une série d'articles dans la revue Astronomy & Astrophysics le 27 octobre 2020, signés notamment par des membres du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) et d'Aix-Marseille Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...).


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités...) d'une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) distante, riche en poussières et en rotation. (Version animée disponible sur: vimeo.com/467391159/ef7ec0f163).La couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...) représente le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...), le bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs...) et le brun la poussière telle qu'observée en ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) radio avec Alma. De nombreuses autres galaxies sont visibles en arrière-plan, d'après les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) optiques du VLT et de Subaru (Subaru est un constructeur automobile japonais, né en 1956, et faisant partir du groupe Fuji Heavy...).
© B. Saxton NRAO/AUI/NSF, ESO, NASA/STScI; NAOJ/Subaru

Les galaxies ont commencé à se former très tôt dans l'histoire de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). Pour étudier leur enfance, il faut donc remonter à l'aube du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), autrement dit observer des galaxies très lointaines. Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) Alpine s'est penché sur la période entre 1 et 1,5 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent...) d'années après le Big bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a...), quand les premières galaxies ont connu une poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air...) de croissance. Si des galaxies aussi lointaines avaient déjà été observées, c'est la première fois qu'un si grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) est étudié de manière systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour...). Des images de 118 galaxies massives, obtenues avec les télescopes spatiaux Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en...) (en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) visible) et Spitzer (dans le proche infrarouge), ainsi que des spectres acquis avec les télescopes terrestres VLT et Keck ont été complétés par 70 heures (L'heure est une unité de mesure  :) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) avec Alma, dans le domaine des ondes submillimétriques (entre l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...) et les ondes radio).

Ce dernier instrument permet en effet de quantifier la poussière, signe de maturité pour les galaxies, et le gaz froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.), qui informe sur leur vitesse (On distingue :) de croissance et le nombre d'étoiles qu'elles peuvent former, ainsi que le mouvement de ce gaz, autrement dit la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) des galaxies. Et c'est de là que sont venues les surprises. Pour commencer, les galaxies observées se sont révélées très riches en gaz froid, carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...) de la formation d'étoiles... mais aussi en poussières, pourtant considérées comme des sous-produits des étoiles en fin de vie. Malgré leur jeune âge, ces galaxies auraient donc déjà formé et vu mourir une première génération d'étoiles ! Les galaxies étudiées présentent aussi des formes étonnamment variées: certaines sont désordonnées, d'autres ont déjà un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) en rotation qui conduira peut-être à une structure en spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en...) comme dans la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois...), d'autres enfin ont été surprises en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) de fusionner. Autre élément surprenant: il semblerait que certaines galaxies éjectent du gaz, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'elles de mystérieux halos. Ce relevé soulève donc un certain nombre de nouvelles questions sur l'évolution précoce des galaxies.


Mosaïque montrant une partie des galaxies observées avec Alma. Les régions en jaune intense sont celles qui forment le plus d'étoiles (c'est la raie (Raie [ʀɛ] est un nom vernaculaire ambigu qui correspond en français à de...) du carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) ionisé, C+, qui permet de tracer la formation d'étoiles enfouies dans la poussière). La deuxième source en haut à gauche est une triple fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...).
© Michele Ginolfi / collaboration Alpine

Bibliographie:
Ces résultats font l'objet de 8 articles dans Astronomy & Astrophysics le 27 octobre 2020. Ils sont dédiés à la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...) d'Olivier Le Fèvre, responsable du projet Alpine et chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Laboratoire d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) de Marseille, décédé en juin 2020.
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