in

Les astronomes mesurent la rotation de la plus ancienne galaxie connue

Vue d'artiste de MACS1149-JD1. Crédits : JvdH1

La rotation des galaxies est un aspect crucial de leur évolution. Mais comment se comportaient ces objets dans le jeune univers ? Dans le cadre d’une étude, des astronomes se sont concentrés sur la galaxie la plus éloignée (et donc la plus ancienne) connue à ce jour. Elle évoluait à peine 550 millions d’années après le Big Bang.

Nous savons que la vitesse de la lumière, aussi rapide soit-elle, est finie. La lumière met donc un certain temps à se déplacer entre des objets distants. Nous savons également que l’Univers est en expansion et que cette expansion s’accélère. De fait, les longueurs d’onde de la lumière sont étirées, décalant la lumière que nous recevons dans la partie la plus rouge du spectre électromagnétique. On parle alors de « décalage vers le rouge » (redshift en anglais).

Cependant, nous savons que le mouvement a également un effet sur la lumière. Concrètement, plus un objet lumineux se dirige vers nous, plus il devient plus bleu. À l’inverse, plus il s’éloigne, plus il devient rouge. Une galaxie en rotation aura un côté tirant davantage sur le bleu (la partie qui semble venir vers nous) et un côté tirant davantage sur le rouge pour le côté qui s’en éloigne.

Dans le cadre d’une étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters, des chercheurs de l’Université Waseda, au Japon, ont utilisé ces fondamentaux pour mesurer le redshift de MACS1149-JD1, l’une des galaxies les plus éloignées de la Terre (environ 13,28 milliards d’années-lumière de la Terre).

galaxie MACS1149-JD1
L’amas de galaxies MACS J1149.5+2223 photographié avec le télescope Hubble. L’encadré nous montre la galaxie MACS1149-JD1 vue par ALMA telle qu’elle était il y a 13,3 milliards d’années. Crédits : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA télescope Hubble.

Une amorce de rotation

Pour ces travaux, l’équipe de chercheurs s’est appuyée sur le grand réseau millimétrique/submillimétrique de l’Atacama (ALMA). Situé au milieu du désert d’Atacama au Chili, ce réseau est particulièrement bien adapté pour observer de tels décalages vers le rouge dans les émissions des galaxies.

En menant une série d’observations sur une période de deux mois, les astronomes ont mesuré avec succès de petites différences dans le décalage vers le rouge d’une position à l’autre à l’intérieur de la galaxie. Ils ont alors déterminé que JD1 satisfaisait bien au critère d’une galaxie dominée par la rotation.

Au terme de leurs analyses, appuyées par des modélisations informatiques, les astronomes ont ainsi estimé que JD1 tournait à cinquante kilomètres par seconde, ce qui est plus lent que la vitesse de rotation du disque de la Voie lactée (environ 220 kilomètres par seconde). Cependant, notez que JD1 est beaucoup plus petite (environ 3 000 années-lumière de diamètre) que notre propre Galaxie (environ 100 000 années-lumière de diamètre).

Les auteurs pensent que JD1 est peut-être à un stade initial de développement d’un mouvement de rotation. Ce mouvement initial, mesuré dans l’étude, permet aux astronomes de commencer à comprendre comment des galaxies comme la nôtre ont vu le jour. Les mesures d’autres objets éloignés pourraient alors nous donner une image plus claire de leur évolution.