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Cette galaxie à disque rotatif remet en question les modèles de formation galactique

Crédits : NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

Des astronomes ont isolé une galaxie à disque rotatif massif formée à peine 1,5 milliard d’années après le Big Bang. Soit lorsque l’Univers n’avait que 10% de son âge actuel. Une observation étonnante qui remet en question les modèles de formation galactique.

La plupart des galaxies à disque froid rotatif, comme la Voie lactée, prennent leur temps pour se former, atteignant leur maturité relativement tard. Mais certaines semblent plus précoces que d’autres. De récentes observations faites avec le radiotélescope ALMA (Chili) viennent en effet de nous révéler l’un de ces objets, isolé alors que l’Univers n’avait que 10% de son âge actuel. Les détails de sa découverte sont publiés dans la revue Nature.

Une galaxie record

Cette galaxie nommée DLA0817g, surnommée “le disque Wolfe” d’après le défunt astronome Arthur M. Wolfe, présente une masse 72 milliards de fois supérieure à celle du Soleil, avec un disque tournant à environ 272 kilomètres par seconde (comme la Voie lactée). C’est, selon ces chiffres, la galaxie à disque rotatif la plus éloignée jamais observée.

« Alors que des études antérieures laissaient entendre l’existence de ces premières galaxies à disques riches en gaz en rotation, grâce à l’ALMA, nous avons maintenant des preuves sans ambiguïté qu’elles se produisent dès 1,5 milliard d’années après le Big Bang », a déclaré l’auteur principal Marcel Neeleman, du Max Planck Institute of Astronomy à Heidelberg (Allemagne).

Jusqu’à présent, les théories de formation galactique suggéraient que les galaxies massives, à cette époque de l’Univers, se développaient par le biais de nombreuses fusions de galaxies plus petites. Toutes ces interactions induisent normalement un environnement très chaud et chaotique.

« La plupart des galaxies que nous observons au début de l’Univers ressemblent à des épaves de train, parce qu’elles sont le résultat de fusions très violentes, poursuit le chercheur. Ces fusions à chaud rendent difficile la formation de disques rotatifs à froid bien ordonnés comme nous l’observons dans notre Univers actuel ».

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Image radio ALMA du disque de Wolfe, observé lorsque l’Univers n’avait que 10% de son âge actuel. Crédits : ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), M. Neeleman; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

Un processus d’accrétion à froid

Toujours selon ces mêmes modèles, il faut donc du temps pour que les galaxies puissent se refroidir suffisamment pour finalement “lisser” un disque en rotation plus ordonné, comme celui de la Voie lactée. Ces structures, en temps normal, se forment environ 6 milliards d’années après le Big Bang. Le fait que les astronomes aient observé une telle galaxie alors que l’Univers n’avait que 10% de son âge actuel soulève donc l’idée que d’autres processus de croissance galactiques sont en jeu.

« Nous pensons que le disque de Wolfe s’est développé principalement grâce à l’accumulation constante de gaz froid », suppose J. Xavier Prochaska, de l’Université de Californie à Santa Cruz (États-Unis) et co-auteur du document.

« Dans cette configuration, le gaz s’écoule doucement dans la galaxie le long de filaments denses au lieu de tomber en touffes, écrit Leah Cran pour New Scientist. Ce processus devrait être plus doux, permettant au gaz de se déposer plus rapidement dans un disque dans le premier Univers ».

Cependant, comme le souligne Alfred Tiley, de l’Université d’Australie-Occidentale, cette découverte est basée sur l’étude d’une seule galaxie. Des observations similaires d’un plus grand nombre d’objets sont donc nécessaires pour déterminer si l’accrétion à froid est effectivement un mode commun de formation des galaxies.

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