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Un grand nombre de galaxies naines découvertes dans l’univers primitif

Crédits : Liverpool John Moores University

Une équipe d’astronomes de l’Université de Californie a pour la première fois détecté une grande population de galaxies naines lointaines qui pourraient nous révéler des détails importants sur la formation d’étoiles dans l’Univers primitif.

Les galaxies naines sont les galaxies les plus petites et les plus pâles de l’univers, mais bien qu’elles soient petites, elles sont extrêmement importantes pour la compréhension de l’histoire de notre Univers. Les chercheurs pensent en effet que les galaxies naines ont joué un rôle important au cours de l’ère de réionisation, une période qui reste hors de portée des instruments durant laquelle notre univers primitif sombre et opaque est devenu lumineux et transparent.

Dans sa petite enfance, l’Univers a connu une période dite de « réionisation ». Elle aurait débuté environ 250 millions d’années après le Big Bang pour se terminer il y a 13,2 milliards d’années. L’hydrogène (électriquement) neutre était abondant et bloquait le rayonnement ultraviolet. Il était alors opaque et impénétrable. Peu à peu, le brouillard cosmique s’est dissipé et la lumière fut, l’hydrogène neutre ayant été ionisé par les rayonnements ultraviolets intenses émis par les premières étoiles et/ou par les trous noirs supermassifs (la matière absorbée par le trou noir libère énormément d’énergie).

Les galaxies naines lointaines sont importantes puisqu’elles conservent les signatures cosmiques de ces premières années de l’Univers. Le problème, c’est qu’elles demeurent insaisissables : leur luminosité étant trop faible, elles restent hors de portée de nos meilleurs télescopes. Cependant, il existe un moyen de contourner cette limite. Comme le prédit la théorie générale de la relativité d’Einstein, un objet massif comme une galaxie située le long de la ligne de vue d’un autre objet lointain peut agir comme une lentille naturelle et magnifier la lumière provenant de cette source d’arrière-plan. Ce phénomène, connu sous le nom de lentille gravitationnelle, permet ainsi à l’objet situé en arrière-plan d’apparaître beaucoup plus grand et lumineux. Des sortes de « télescopes naturels » qui permettent à des objets lointains de se découvrir.

Ainsi fut découverte une grande population de galaxies naines lointaines. On parle plus exactement de trois amas observés lorsque l’univers n’était âgé que de deux à six milliards d’années, une fenêtre critique puisque c’est à cette époque que la formation des étoiles dans l’univers fut la plus vive. Notons que ces galaxies naines sont 10 à 100 fois plus faibles que les galaxies déjà observées au cours de cette même période, mais en dépit de leur faiblesse, elles produisent plus de la moitié de la lumière ultraviolette à cette époque. Comme le rayonnement ultraviolet est produit par de jeunes étoiles chaudes, les galaxies naines hébergent ainsi une fraction significative des étoiles nouvellement formées à ces moments cosmiques. Ces résultats suggèrent donc que les galaxies naines ont joué un rôle de premier plan dans l’ère de la réionisation.

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