Les premières galaxies ont émergé au milieu d’une frénésie cosmique

24/10/2021 à 10h00 CEST

Grâce aux télescopes les plus puissants du monde, les astronomes ont vérifié que les premières galaxies de notre univers se sont sûrement formées au milieu d’une grande confusion.

Jusqu’à présent, les astronomes n’ont pas été en mesure de comprendre comment et quand les premières galaxies se sont formées et ont pensé que cette naissance aurait pu se produire dans deux scénarios différents.

Dans le premier scénario, les galaxies provenaient de grands conglomérats de gaz et de poussière cosmiques : elles tournaient lentement, se fragmentaient en tourbillons turbulents et se condensaient en étoiles qui finissaient par être entourées de planètes.

Dans le deuxième scénario, le tableau est plus chaotique : la formation des galaxies était plus violente et discontinue, avec des sursauts intenses mais de courte durée déclenchés par des événements cosmiques turbulents et une accumulation accrue de gaz.

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Frénésie avérée

Frénésie avéréeUne nouvelle enquête, dirigée par le Centre d’astrobiologie d’Espagne (CAB, CSIC-INTA), et à laquelle l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) a également participé, en collaboration avec des chercheurs du Royaume-Uni, du Mexique et du Chili, est arrivée à la conclusion que la formation des galaxies était turbulente, comme le suppose le deuxième scénario.

Il l’a vérifié en analysant des images très détaillées et inédites de certaines des galaxies les plus petites et les plus sombres de notre voisinage.

Il a utilisé des données incroyablement précises collectées dans le cadre du projet Survey for High-z Red and Dead Sources (Shards) mené au Gran Telescopio Canarias (GTC), situé sur l’île de Palma, là où maintenant le volcan Cumbre Vieja est en éruption. Le projet a également été soutenu par des observations faites par le télescope spatial Hubble (HST).

Les chercheurs ont combiné la puissance de ces télescopes avancés avec les informations fournies par les « télescopes naturels ».

Les télescopes naturels se forment dans l’univers parce que certains amas de galaxies contiennent tellement de masse qu’ils plient l’espace-temps et à l’origine des lentilles dites gravitationnelles.

Loupe cosmique

Loupe cosmiqueCes lentilles se forment lorsque la lumière d’objets lointains et lumineux, comme les quasars, se courbe autour d’un objet massif, situé entre l’objet émetteur et le récepteur : cela provoque un déplacement apparent de leurs positions et déforme les images reçues par l’observateur.

De cette façon, il est possible de voir des galaxies faibles et lointaines avec une plus grande luminosité, car elles semblent être plus proches : la lentille gravitationnelle déforme et amplifie l’image des galaxies lointaines produisant des images doubles ou multiples difficiles à atteindre par les télescopes, ainsi que des reflets des mondes au-delà de la Voie lactée.

C’est pourquoi les lentilles gravitationnelles sont également appelées télescopes naturels, car elles fournissent aux astronomes une sorte de loupe construite par l’univers lui-même.

Ensemble, ces télescopes ont permis aux astronomes de détecter le gaz chaud caractéristique des étoiles nouvellement formées dans ces galaxies faibles et lointaines.

Ce gaz chaud émet à certaines longueurs d’onde. L’analyse de ces raies d’émission particulières a fourni aux chercheurs des informations sur la formation et l’évolution de la galaxie.

Les chercheurs ont conclu que le début de la formation des galaxies devait avoir été irrégulier, avec des sursauts d’activité sporadiques et des naissances d’étoiles incroyablement grandes, capables de déformer la galaxie elle-même et d’arrêter son activité pendant un certain temps, voire pour toujours.

Cependant, il n’est toujours pas très clair pourquoi la formation des premières galaxies a suivi cette frénésie cosmique, reconnaissent les astronomes.

Causes alternatives

Causes alternativesConsidérant qu’il est peu probable que les fusions de galaxies aient joué un rôle substantiel dans le déclenchement des sursauts d’activité à l’origine des galaxies, ils recherchent des causes alternatives qui pourraient être à l’origine de l’accumulation des gaz primordiaux, une question qui demeure. . en attente de résolution.

Les chercheurs précisent qu’ils n’ont pas étudié directement les premières galaxies apparues dans notre Univers, chose à laquelle ils ne renoncent pas non plus.

« Pour cela, nous devrons attendre le lancement du télescope spatial James Webb », a déclaré Alex Griffiths, chercheur à l’université de Nottingham (Royaume-Uni), dans un communiqué.

Il précise que la luminosité de ces galaxies est trop faible pour être accessible à d’autres instruments qui n’ont pas la capacité de Webb.

Le télescope spatial James Webb est le plus grand de l’histoire de l’astronomie et 17 pays participent à son développement. Il sera exploité conjointement par la NASA, l’Agence spatiale européenne et l’Agence spatiale canadienne, en remplacement des télescopes Hubble et Spitzer.

La NASA prévoit de le lancer en décembre prochain et pense que cela modifiera fondamentalement notre compréhension de l’univers – cela nous permettra également d’observer enfin comment les premières galaxies se sont formées.

Référence

RéférenceGalaxies à raies d’émission dans les SHARDS Frontier Fields – I. Sélection de candidats et découverte d’émetteurs Hα bursty. Alex Griffiths et al. Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, volume 508, numéro 3, décembre 2021, pages 3860-3876. DOI : https : //doi.org/10.1093/mnras/stab2566

Image du haut : Le centre de l’amas galactique Abell 370, situé à 6 millions d’années-lumière de la Terre, vu par GTC (à gauche) et Hubble (à droite). Les données de Hubble ont une meilleure résolution spatiale car elles ne sont pas affectées par les turbulences dans l’atmosphère. Les données GTC sont encore plus profondes, révélant l’existence de certaines galaxies auparavant inconnues et non détectées par Hubble. Crédit : GRANTECAN / TVH.

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