in

Certaines galaxies de l’Univers primitif étaient étonnamment matures

Crédits : B. Saxton NRAO / AUI / NSF, ESO, NASA / STScI; NAOJ / Subaru

Une équipe d’astronomes annonce avoir identifié plusieurs dizaines de galaxies primitives déjà très « matures » pour leur âge. Une découverte étonnante, qui suggère que ces objets se sont développés plus rapidement que prévu.

La plupart des galaxies se sont formées alors que l’Univers était encore très jeune. La Voie lactée, par exemple, a probablement commencé à se former il y a 13,6 milliards d’années, soit environ 200 millions d’années seulement après le Big Bang. Environ un milliard d’années plus tard, ces galaxies ont ensuite connu une « poussée de croissance », forgeant la plupart de leur masse stellaire et ressemblant davantage à ce qu’elles sont aujourd’hui.

Pour mieux appréhender l’évolution des galaxies, il est donc important de se concentrer sur cette époque primitive. Dans cet esprit, des chercheurs se sont appuyés sur le Grand réseau d’antennes millimétrique/submillimétrique de l’Atacama (ALMA), au Chili, pour sonder la « poussée de croissance » de 118 anciennes galaxies (projet ALPINE). À leur grande surprise, ils ont alors constaté qu’à cette époque, une partie de ces objets étaient déjà très « matures ».

Des objets très « poussiéreux »

Notez que les galaxies sont considérées comme plus « matures » que « primitives » lorsqu’elles contiennent une quantité importante de poussière et d’éléments lourds. «Nous ne nous attendions pas à voir autant de ces matériaux dans ces galaxies lointaines», explique Andreas Faisst, de Caltech. La présence de ces éléments, forgés par les étoiles mourantes, suggère ainsi qu’une ou plusieurs générations stellaires s’étaient déjà développées à cette époque.

«D’après des études précédentes, nous savons que ces jeunes galaxies sont normalement pauvres en poussière», poursuit Daniel Schaerer de l’Université de Genève. «Cependant, nous constatons qu’environ 20% des galaxies qui se sont assemblées à cette époque précoce étaient en réalité déjà très poussiéreuses. Et qu’une fraction importante de la lumière ultraviolette des étoiles nouveau-nées était déjà cachée par cette poussière».

galaxies
Deux objets de l’Univers primitif observées dans les ondes radio. Les deux contiennent de grandes quantités de gaz (rouge) et de poussière (jaune). Crédits : B.Saxton NRAO / AUI / NSF, ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

Des galaxies déjà très structurées

Beaucoup de galaxies étaient également considérées comme relativement « matures » de part leur structure, déjà bien façonnée. Certaines, par exemple, présentaient en effet les premiers signes de disques supportés en rotation – ce qui pourrait plus tard conduire à des galaxies en forme de spirale, comme la Voie lactée. Là encore, la découverte est inattendue dans la mesure où, à l’époque, les collisions galactiques étaient beaucoup plus fréquentes. Autrement dit, les astronomes s’attendaient à ne trouver que des « épaves ». Or, un certain nombre d’entre elles semblaient déjà évoluer de manière très ordonnée, ne montrant aucune « cicatrice ».

Par le passé, ALMA avait déjà repéré ce type de galaxies, très éloignées mais déjà très matures. On pense notamment à « MAMBO-9 » (une galaxie très poussiéreuse) et au « Wolfe Disk » (une galaxie avec un disque rotatif). Cependant, nous pensions jusqu’à présent que ces découvertes étaient relativement uniques. Or, cette nouvelle étude semble suggérer que les galaxies ont évolué plus rapidement que prévu dans l’Univers primitif.