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Un mouvement de « tourbillon » a été détecté dans les premières galaxies

Source : Hubble Heritage / NASA / ESA

Une équipe d’astronomes annonce avoir découvert des gaz tourbillonnants dans certaines des premières galaxies formées dans l’Univers, il y a près de 13 milliards d’années ; des mouvements très semblables au spin des galaxies d’aujourd’hui. C’est la première fois qu’un tel mouvement est décelé dans les galaxies à un point si précoce de l’histoire de l’Univers.

Une équipe internationale dirigée par le Dr Renske Smit, de l’Institut Kavli de Cosmologie de l’Université de Cambridge (Angleterre) s’est appuyée sur le grand réseau d’antennes millimétrique/submillimétrique de l’Atacama (ALMA) au Chili pour observer l’Univers lointain. Ils ont alors identifié des galaxies anciennes formant des étoiles à un stade très précoce de notre histoire cosmique. Les résultats sont publiés dans la revue Nature et seront présentés à la prochaine réunion de l’Union américaine d’astronomie.

La lumière provenant d’objets aussi éloignés prend du temps pour atteindre la Terre, mais les télescopes sont de véritables machines à remonter le temps. À cette époque lointaine, l’Univers était rempli d’un nuage obscur d’hydrogène neutre, ce qui rend l’observation de la formation des toutes premières galaxies particulièrement difficile avec des télescopes optiques. Smit et ses collègues se sont donc appuyés sur la radioastronomie pour observer deux petites nouvelles galaxies, évoluant seulement 800 millions d’années après le Big Bang. En analysant l’empreinte spectrale de la lumière infrarouge lointaine recueillie par ALMA, ils ont alors pu établir la distance de ces galaxies, et pour la première fois observer le mouvement interne du gaz qui alimentait leur croissance.

« Jusqu’à présent, nous n’avions jamais été capables de voir la formation des galaxies avec autant de détails, et nous n’avions jamais été capables de mesurer le mouvement du gaz dans les galaxies si tôt dans l’histoire de l’Univers », note Stefano Carniani, du laboratoire Cavendish de Cambridge et de l’Institut de cosmologie Kavli. Les chercheurs ont ici découvert que le gaz de ces récentes galaxies tourbillonnait dans un mouvement semblable à celui de notre cosmos et à d’autres galaxies plus matures évoluant beaucoup plus tard dans l’histoire de l’Univers. Malgré leur taille relativement petite – environ cinq fois plus petites que la Voie lactée – ces galaxies formaient par ailleurs des étoiles à un rythme plus élevé que les autres jeunes galaxies.

« Au début de l’Univers, la gravité a fait couler le gaz rapidement dans les galaxies, les remuant et formant de nombreuses nouvelles étoiles – des explosions violentes de supernova de ces étoiles ont également rendu le gaz turbulent », explique Renske Smit. « Nous nous attendions à ce que les jeunes galaxies soient donc dynamiquement “désordonnées”, en raison des ravages causés par l’explosion des jeunes étoiles, mais ces mini-galaxies montrent la capacité de maintenir l’ordre et semblent bien réglées, pour finalement devenir des galaxies plus “adultes” ».

Les données de ce projet nous fournissent aujourd’hui des détails uniques sur la formation de ces galaxies et ouvrent une fenêtre nouvelle sur l’étude de l’Univers primitif. De plus amples observations permettront de déterminer si ces galaxies sont vraiment différentes des autres au cours de cette période, ou si elles représentent une plus grande population de galaxies évoluées.

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