VLT: la surprenante chimie des galaxies primitives

Publié par Michel le 03/11/2011 à 00:00
Source: ESO
Une équipe internationale d'astronomes a utilisé la brève mais intense lumière émise par un sursaut gamma pour étudier la composition chimique de galaxies très lointaines. Etonnamment, les nouvelles observations, effectuées à l'aide du VLT, le très grand télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) de l'ESO, ont dévoilé deux galaxies de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) primordial plus riches en éléments chimiques lourds que le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). Les deux galaxies en question sont probablement en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) de fusionner. Ce type d'évènement, survenu dans l'Univers primordial, conduit à la formation en grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de nouvelles étoiles et peut être à l'origine de sursauts gamma.


Crédit: ESO/L. Calçada
Cliquer pour agrandir

Les sursauts gamma constituent les phénomènes explosifs les plus intenses, en terme de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...), de l'Univers (1). Ils sont observés en premier lieu par des télescopes situés en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), configurés pour détecter l'émission initiale et rapide de photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...) gamma. Peu après que leur position ait été déterminée, ils sont suivis au moyen de grands télescopes au sol, capables de détecter les émissions rémanentes des sursauts dans les domaines visible et infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...). Ces émissions peuvent durer plusieurs heures (L'heure est une unité de mesure  :) à plusieurs jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...). Un sursaut de ce type, baptisé GRB 090323 (2), a tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) d'abord été détecté par le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le...) Fermi de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...), dédié aux sursauts gamma. Peu après, il a été suivi par le détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change...) de rayons X embarqué sur le satellite (Satellite peut faire référence à :) Swift de la NASA et par le système GROND installé sur le télescope MPG/ESO de 2,2 mètres au Chili puis il a fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'une étude détaillée à l'aide du très grand télescope de l'ESO, le VLT, une journée à peine après qu'il eut explosé. 

Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) effectuées à l'aide du VLT montrent que la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) intense produite par le sursaut gamma (Les sursauts gamma (en anglais, gamma-ray bursts, abrégé en GRB) sont des bouffées de photons...) a traversé sa propre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) hôte ainsi qu'une autre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...) située à proximité. Ces galaxies nous apparaissent ainsi telles qu'elles étaient il y a environ 12 milliards d'années (3). Rarement des galaxies aussi lointaines ont été " piégées " dans l'éclat d'un sursaut gamma. 

" Lorsque nous avons étudié la lumière issue de ce sursaut gamma, nous ne savions pas ce que nous allions découvrir. Ce fut pour nous une surprise de constater que le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) de ces deux galaxies de l'Univers primordial était caractérisé par une composition chimique si inattendue " explique Sandra Avaglio (Max Planck Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) pour la Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) Extraterrestre, Garching, Allemagne), auteure principale de l'article décrivant ces nouveaux résultats. " Ces galaxies sont constituées d'éléments chimiques lourds en quantités beaucoup plus importantes que toute autre galaxie de l'Univers primordial. Nous ne nous attendions pas à ce que l'Univers, encore si jeune, soit si adulte, si évolué chimiquement. " 

Lorsque la lumière en provenance du sursaut gamma a traversé les galaxies, le gaz présent a agi à la manière d'un filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) et absorbé une partie de la lumière issue du sursaut gamma à certaines longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...). Sans ce sursaut gamma, ces galaxies peu lumineuses nous seraient demeurées invisibles. En analysant soigneusement les empreintes caractéristiques des différents éléments chimiques, l'équipe a été capable de déterminer la composition chimique du gaz froid constituant ces galaxies très éloignées, en particulier sa richesse en éléments lourds.

Nous nous attendions à ce que les galaxies de l'Univers primordial contiennent de plus faibles quantités d'éléments lourds que les galaxies récentes, telles que la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois...). En effet, les éléments lourds sont produits au cours de la vie (La vie est le nom donné :) et de l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque...) de générations d'étoiles qui enrichissent progressivement le gaz des galaxies (4). Les astronomes peuvent d'ailleurs utiliser l'enrichissement chimique des galaxies pour déterminer leur âge. Mais les nouvelles observations indiquent que quelques galaxies étaient déjà très riches en éléments lourds, moins de deux milliards d'années après le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a...). Ce résultat était impensable, récemment encore. 

Ces deux jeunes galaxies, nouvellement découvertes, doivent être caractérisées par un prodigieux taux de formation stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...) pour expliquer l'enrichissement si important et si rapide du gaz froid. Ces deux galaxies étant situées à proximité l'une de l'autre, elles doivent probablement être en train de fusionner: les nuages de gaz entrant en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de...), la formation d'étoiles se trouve notablement accélérée. Ces nouveaux résultats renforcent l'hypothèse selon laquelle les sursauts gamma peuvent sans doute être associés à de rapides formations d'étoiles massives. 

Une formation stellaire si énergique dans les galaxies a dû cesser très tôt dans l'histoire de l'Univers. Douze milliards d'années plus tard, c'est-à-dire aujourd'hui, les vestiges de ces galaxies doivent contenir un grand nombre de restes d'étoiles tels que des trous noirs et des naines froides. Ces vestiges constituent un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de " galaxies mortes " difficiles à détecter parce qu'elles ne sont plus que les pâles reflets de leur éclatante jeunesse. Leur découverte constitue donc un véritable challenge contemporain. 

" Nous avons eu beaucoup de chance d'observer le sursaut GRB 090323 dans une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) encore suffisamment lumineuse pour pouvoir l'étudier en détail à l'aide du VLT. Les sursauts gamma ne demeurent brillants que quelques instants et l'obtention de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) de bonne qualité est très difficile. Nous espérons observer de nouveau ces galaxies dans le futur, quand nous disposerons d'instruments plus sensibles encore. Elles devraient constituer des cibles parfaites pour l'E-ELT ", conclut Savaglio.

Notes

(1) Les sursauts gamma de plus de deux secondes sont considérés comme des  sursauts longs ; ceux d'une durée plus courte, comme des sursauts courts. Les sursauts longs, dont celui de cette étude, sont associés à des explosions, sous forme de supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une...), de jeunes étoiles massives dans les galaxies à formation stellaire. Les sursauts courts ne sont pas très bien compris, mais l'on suppose qu'ils résultent de la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) de deux objets compacts tels que des étoiles à neutrons.

(2) L'appellation fait référence à la date à laquelle le sursaut a été découvert, dans ce cas le 23 mars 2009. 

(3) Les galaxies ont été observées avec un décalage vers le rouge (Le décalage vers le rouge ou redshift est un phénomène astronomique de décalage vers les...) de 3,57, ce qui signifie que nous les voyons telles qu'elles étaient 1,8 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent...) d'années après le Big Bang. 

(4) La matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) produite par le Big Bang, il y a 13,7 milliards d'années, n'était pratiquement constituée que d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et d'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il...). La plupart des éléments lourds tels que l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...), l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...) et le carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) ont été produits plus tard par des réactions thermonucléaires à l'intérieur des étoiles puis ont enrichi le gaz galactique à la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si...) de ces étoiles. Aussi, on s'attend à ce que la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) d'éléments lourds dans la plupart des galaxies augmente proportionnellement avec l'âge de l'Univers.
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.062 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
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