De jeunes galaxies diront-elles pourquoi l'hydrogène est ionisé ?
Publié par Adrien le 09/05/2019 à 08:00
Source: Université de Genève
Une équipe internationale a détecté et caractérisé des galaxies situées à 13,2 milliards d'années-lumière que le futur télescope James Webb devra étudier en détail. Une première dans un champ aussi vaste et lointain.


Illustration d'une jeune galaxie. © James Josephides

Comment est née notre Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la galaxie dans laquelle se situent le...) ? Pour le comprendre, les astrophysiciens et les théoriciens doivent étudier les galaxies les plus lointaines possibles. Le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la...) James Webb, dont le lancement est prévu en 2021, aura la tâche d'analyser en détail ces premières galaxies, vieilles d'à peine 600 millions d'années et situées à 13,2 milliards d'années-lumière. Afin de préparer ces futures études, des chercheurs 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...) de Genève (UNIGE), en collaboration avec une équipe internationale, ont mis au point (Graphie) un catalogue d'observations qui permet de prédire que James Webb devrait détecter 150 galaxies en une heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure...) à cette distance, et que celles-ci seraient bien plus jeunes, chaudes, constituées d'étoiles massives et avec un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule...) beaucoup plus important que la Voie lactée. Ces résultats, à lire dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, suggèrent qu'elles sont responsables de l'un des plus grands changements de l'état général de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.), permettant la naissance de notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.).

Peu de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) après le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la décrivent, sans que...), l'Univers était bien plus chaud et dense qu'aujourd'hui. Avec le temps, il s'est étendu, réduisant progressivement sa densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de...). Ceci a permis l'émergence des noyaux atomiques et des électrons qui ont pu se combiner. Ce fut la première grande transition de phase (En physique, une transition de phase est une transformation du système étudié provoquée par la variation d'un paramètre extérieur particulier (température, champ magnétique...).) de l'Univers. Mais à cette époque, l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) était neutre, alors qu'aujourd'hui, il est ionisé. Que s'est-il 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...) ? Qu'est-ce qui a provoqué cette seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du...) transition de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de l'Univers ? Les astrophysiciens situent ce changement il y a 13 milliards d'années, mais ne savent pas encore pourquoi et comment il s'est produit. "Résoudre ce mystère est une des missions du télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre de ne pas être perturbé par...) James Webb, dont le lancement est prévue pour 2021", se réjouit Stéphane De Barros, 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...) au Département d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et...) de la Faculté des sciences de l'UNIGE et premier auteur de l'étude. Avec son miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche...) de 6,5 mètres, il devrait permettre des observations détaillées des galaxies les plus lointaines détectées par l'humanité.

Hubble et Spitzer unis (L'UNIS, pour UNIversité du Svalbard, est une université norvégienne implantée en 1993, à Longyearbyen (2000 habitants), principale cité du...) dans 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 grande participation...)

Une hypothèse avancée est que les galaxies lointaines sont très différentes de la Voie lactée, caractérisées par un rayonnement bien plus fort qui aurait pu provoquer cette transition de phase. "Afin de permettre une utilisation adéquate du téléscope James Webb, nous avons voulu dégrossir le terrain en vérifiant certains éléments qui pourraient appuyer cette hypothèse, explique Stéphane De Barros. Pour ce faire, nous avons utilisé le petit télescope Spitzer, et nous avons croisés nos observations avec des résultats de recherches menées grâce à Hubble." Lancé en 2003, Spitzer et son miroir de 85cm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi...) est le seul télescope spatial à infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que...) capable de caractériser des galaxies aussi lointaines, soit à 13,2 milliards d'années-lumière. "Hubble détecte ces galaxies lointaines, puis Spitzer nous permet de déterminer leurs paramètres, c'est-à-dire leur masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties...), combien d'étoiles elles forment et à quel rythme, et la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) de poussière présente", continue Pascal Oesch, professeur au Département d'astronomie de la Faculté des sciences de l'UNIGE.

En combinant les observations fournies par Hubble et celles effectuées par les chercheurs de l'UNIGE grâce à Spitzer, les astrophysiciens ont prédit que James Webb devrait être capable de détecter 150 galaxies en une heure de temps d'exposition dans un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) donné, permettant de produire une carte des structures des plus vieilles galaxies de l'Univers.

Une détection toujours plus lointaine

Les scientifiques n'avaient encore jamais réussi à voir si loin et dans un volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) si grand. "Nous avons pu observer que ces galaxies sont très différentes de la Voie lactée, s'enthousiasme Stéphane De Barros. Elles sont dominées par des étoiles plus massives, plus jeunes, plus chaudes et avec un rayonnement ionisant (Un rayonnement ionisant est un rayonnement qui produit des ionisations dans la matière qu'il traverse. Pour les rayons ionisants, il y a beaucoup...) bien plus important. Ce rayonnement pourrait bien être la source de la seconde transition de phase !"

Jusqu'à aujourd'hui, les futures recherches menées par James Webb reposaient sur un catalogue d'éléments théoriques fondés sur des extrapolations de recherches menées à plus faible distance. "A présent, nous avons mis au point le premier catalogue basé sur des observations réelles effectuées à la bonne distance, et notre catalogue prédit huit fois plus de galaxies que prévu par le catalogue artificiel !", conclut Pascal Oesch.
Page générée en 0.169 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique