Comment se forment les galaxies? La réponse la plus largement admise à cette question fondamentale est le modèle de "formation hiérarchique", un lent processus dans lequel les petites galaxies fusionnent pour créer les plus grandes.
La Voie Lactée
On peut penser à des galaxies se formant d'une manière similaire à la façon dont les cours d'eau fusionnent pour former des rivières, et comment ces rivières, à leurs tours, fusionnent pour former une encore plus grande rivière. Ce modèle théorique prévoit que les galaxies massives se développent à travers de nombreux événements de fusion dans leur vie. Mais quand est-ce que leurs poussées de croissance cosmologique finit-elle ? Quand est-ce que la plupart des galaxies massives obtiennent la majeure partie de leur masse ?
Les astronomes ont utilisé un grand ensemble de télescopes et instruments, dont le VLT (Very Large Telescope) et le télescope spatial Hubble, pour étudier en détail des galaxies situées à 4 milliards d'années-lumière. Ces galaxies se trouvent dans un remarquable système constitué de quatre groupes de galaxies qui s'assembleront en amas.
En particulier, l'équipe a pris des images avec VIMOS et des spectres avec FORS2, deux instruments sur le VLT. A partir de ceux-ci et d'autres observations, les astronomes ont pu identifier un total de 198 galaxies appartenant à ces quatre groupes.
Les galaxies les plus brillantes de chaque groupe contiennent entre 100 et 1000 milliards d'étoiles, une propriété qui les rend comparables à la plupart des galaxies massives appartenant à des amas. "Le plus étonnant, c'est que dans trois des quatre groupes, les plus brillantes galaxies ont également une brillante galaxie compagnon. Ces paires de galaxies sont des systèmes en fusion", déclare Kim Tran-Vy de l'Université de Zurich, en Suisse, qui a dirigé la recherche.
La galaxie la plus brillante de chaque groupe peut être classée dans une séquence temporelle qui montre comment les galaxies lumineuses continuent à se développer par fusion jusqu'à maintenant, c'est-à-dire, dans les dernières 5 milliards d'années. Il semble que, en raison de l'épisode le plus récent de ce "cannibalisme galactique", les galaxies les plus brillantes sont devenues au moins 50% plus massives.
Cette découverte offre une validation unique et puissante de la formation hiérarchique qui s'est manifestée dans la galaxie et la réunion de l'amas. "Les étoiles dans ces galaxies sont déjà anciennes et aussi nous devons conclure que la récente fusion n'a pas produit une nouvelle génération d'étoiles", conclut Tran. "La plupart des étoiles dans ces galaxies sont nées il y a au moins 7 milliards d'années."
