L'Univers très ancien révèle de nouvelles galaxies

Publié par Redbran le 24/09/2021 à 13:00
Source: Université de Genève
Une équipe internationale dirigé-e par l'UNIGE, l'Université de Waseda et l'Observatoire astronomique national du Japon a détecté des signaux confirmant l'existence de deux galaxies fortement encombrées de poussière qui se sont formées il y a plus de 13 milliards d'années, lorsque l'Univers n'avait que 5 % de son âge actuel.


Une impression d'artiste de l'une des deux galaxies récemment découvertes, enfouie dans la poussière, ce qui la rend invisible pour le télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en...). © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en...) Space Telescope

Alors qu'ils étudiaient des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) de galaxies jeunes et lointaines avec le grand réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA), des astronomes dirigé-es par l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE), l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Waseda et l'Observatoire astronomique (Un observatoire astronomique est un lieu destiné à l'observation astronomique. Les laboratoires...) national du Japon (NAOJ) ont remarqué des émissions inattendues provenant de régions apparemment vides de l'espace. Avec leurs équipes de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...), ils et elles ont confirmé que ces signaux provenaient de deux galaxies jusqu'alors inconnues, fortement obscurcies par la poussière cosmique. Cette découverte, publiée dans la revue Nature, suggère que de nombreuses autres galaxies de ce type peuvent encore être cachées dans l'Univers primitif, bien plus que ce que l'on pensait jusqu'alors.

Lorsque les astronomes scrutent le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) nocturne, ils et elles observent non seulement les corps célestes et les événements actuels, mais aussi ce à quoi l'Univers ressemblait à ses débuts. En effet, la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour...) étant limitée, l'étude des galaxies observables les plus lointaines nous permet d'entrevoir des milliards d'années dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...), lorsque l'Univers était encore très jeune et que les galaxies commençaient tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) juste à former des étoiles. L'étude de cet 'Univers primitif' est l'une des dernières frontières de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer...) et est essentielle pour comprendre quand les toutes premières étoiles ont commencé à se former dans l'histoire cosmique. C'est pourquoi l'un des principaux objectifs des scientifiques est de trouver et de compter toutes les galaxies qui ont commencé à se former au cours du premier milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent...) d'années.

Divers efforts ont été déployés ces dernières décennies pour observer les galaxies lointaines, qui se caractérisent par des émissions électromagnétiques fortement décalées vers des longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) plus grandes avant d'atteindre la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...). Jusqu'à présent, les connaissances sur les galaxies primitives reposaient principalement sur les observations réalisées à l'aide du télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le...) Hubble (HST), qui sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des...) leur émission dans l'ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur...) (UV). Cependant, plus récemment, les astronomes ont commencé à utiliser la capacité unique de l'ALMA pour étudier les galaxies lointaines dans une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d'onde complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...): les longueurs d'onde submillimétriques. Dans le cadre d'un vaste programme en cours appelé REBELS (Reionization-Era Bright Emission Line Survey), les astronomes utilisent ALMA pour observer les émissions de 40 galaxies cibles à l'aube cosmique dans la longueur d'onde submillimétrique. En utilisant cet ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de données, les chercheuses et les chercheurs ont récemment découvert que l'Univers primitif contient plus qu'il n'y paraît.

Alors qu'il analysait les données d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) de deux galaxies REBELS, Yoshinobu Fudamoto, chercheurs à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de recherche en sciences et ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la...) de l'Université de Waseda, au Japon, et à l'Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ), a remarqué la présence d'une forte émission de poussière et de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) singulièrement ionisée dans des positions considérablement décalées par rapport aux cibles initiales. "À ma grande surprise, même des équipements très sensibles comme le HST et le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) Subaru (Subaru est un constructeur automobile japonais, né en 1956, et faisant partir du groupe Fuji Heavy...) du NAOJ n'ont détecté aucune émission UV caractéristique des galaxies lumineuses à ces endroits, c'est pourquoi nous avons décidé de poursuivre nos recherches", explique-t-il.

Des galaxies primitives recouvertes de poussières

Ils et elles présentent alors une analyse approfondie, révélant que ces émissions inattendues proviennent de deux galaxies précédemment inconnues situées près des deux cibles originales de REBELS. "Ces galaxies ne sont pas visibles dans les longueurs d'onde de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) UV ou optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...), car elles sont presque entièrement obscurcies par la poussière cosmique, relève Pascal Oesch, professeur au Département d'astronomie de la Faculté des sciences de l'UNIGE. L'une d'entre elles représente la plus lointaine galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) obscurcie par la poussière découverte à ce jour!"

Le plus surprenant dans cette découverte fortuite est que ces galaxies cachées, qui se sont formées il y a plus de 13 milliards d'années, ne sont pas du tout étranges lorsqu'on les compare aux galaxies typiques de la même époque. "Ces nouvelles galaxies sont passées inaperçues non pas parce qu'elles sont extrêmement rares, mais uniquement parce qu'elles sont complètement cachées par la poussière", souligne Yoshinobu Fudamoto. "Notre découverte suggère qu'il pourrait y avoir un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de galaxies non reconnues formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) beaucoup d'étoiles cachées derrière une poussière dense et que le télescope Hubble ne parvient pas à détecter." Les astronomes ont également souligné qu'il était rare de trouver des galaxies aussi 'poussiéreuses' dans la période initiale de l'Univers (moins d'un milliard d'années après le Big Bang), ce qui suggère que le recensement (Le recensement est une opération statistique de dénombrement d'une population.) actuel de la formation des premières galaxies est incomplet et nécessiterait des enquêtes plus poussées. "Il est possible qu'il nous manque encore jusqu'à une galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...) sur cinq dans l'Univers très ancien", estime le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) japonais.

Les scientifiques s'attendent à ce que les capacités sans précédent du télescope spatial James Webb (JWST) et sa forte synergie avec ALMA permettent des avancées significatives dans ce domaine au cours des prochaines années. "Notre découverte montre que l'Univers très ancien contenait probablement beaucoup plus de galaxies que nous le pensions actuellement. La combinaison (Une combinaison peut être :) des données JWST et ALMA nous dira bientôt exactement combien de galaxies nous avons manqué jusqu'à présent. Cela nous permettra de savoir quand les premières galaxies ont commencé à se former dans l'Univers primitif", conclut Pascal Oesch.

Publication:
Cette recherche est publiée dans Nature - DOI: 10.1038/s41586-021-03846-z

Contact:
Pascal Oesch - Professeur assistant au Département d'astronomie - Faculté des sciences - Pascal.Oesch at unige.ch
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