mercredi 30 avril 2014

La Jeune Galaxie qui se comporte comme une Vieille

Voilà encore une nouvelle anomalie. Cette fois-ci, cela concerne les galaxies. Des astrophysiciens de l'Université d'Arizona ont découvert une galaxie jeune, qui se comporte comme une vieille... 


Il faut se rappeler que ce qui distingue normalement une galaxie jeune, c'est qu'elle est en train d'accumuler de très grosses quantités de gaz par attraction gravitationnelle des nuages de gaz environnant. Et se faisant, le gaz se met à orbiter le centre de la galaxie un peu n'importe comment, ce qui produit d'importantes turbulences, et ce qui est à l'origine de la formation de nombreuses étoiles.

Image de la galaxie S0901 (arc à gauche) produite par Hubble (NASA/ESA)
James Rhoads et ses collègues de l'Université de l'Arizona se sont penchés sur deux galaxies de l'Univers jeune, nommées S0901 et 'the Clone'. Ces deux galaxies se trouvent à 10 milliards d'années-lumière. Les chercheurs voulaient étudier comment se comportait le gaz dans de telles galaxies jeunes. Ces deux galaxies sont des spécimens moyens pour l'époque, d'une taille de l'ordre de 10% de notre Voie Lactée.

Habituellement, il est extrêmement difficile d'étudier en détail de telles galaxies lointaines, mais ici les chercheurs ont eu l'opportunité d'exploiter le phénomène de lentille gravitationnelle. Les deux galaxies sont toutes les deux défléchies et amplifiées par un amas de galaxies situé sur le trajet de leur lumière.

le télescope Herschel (ESA)
Rhoads et son équipe ont utilisé l'instrument HIFI (Heterodyne Instrument for the Far-Infrared) du télescope européen Herschel pour analyser le rayonnement infra-rouge de l'atome de carbone ionisé, de longueur d'onde de 158 µm. Cette raie d'émission est normalement produite dans les régions de formation d'étoiles. Ce qu'ont remarqué les astrophysiciens, c'est que cette raie spectrale était élargie dans le spectre, sous la forme de deux pics, leur permettant de déterminer une vitesse de déplacement du gaz. Les chercheurs pouvaient évaluer d'une part la vitesse de rotation de la galaxie, et d'autre part la turbulence dans les nuages de gaz. 
Et à leur grande surprise, ils ont obtenu une "image" de S0901 comme étant une galaxie très calme, à la rotation parfaite, sans aucune turbulence, exactement le comportement d'une galaxie comme la nôtre, vieille de 13 milliards d'années d'évolution... Et il se pourrait bien que la seconde observée 'the Clone' ait le même comportement... mais la qualité des données sur cette dernière n'étaient pas suffisamment bonnes pour conclure.

Nous sommes donc face à au moins une galaxie très anormale. A peine âgée de 2 milliards d'années, elle combine le calme d'une vieille galaxie sans turbulence et néanmoins un taux de formation d'étoile très fort, typique de son âge réel... Il semble donc qu'elle ait déjà fini d'accumuler le gaz de son environnement, mais cela veut également dire que les turbulences ne sont pas nécessaires à la formation d'étoiles... 

Les auteurs accordent tout de même qu'il faudrait d'autres observations d'autres spécimens pour confirmer leur conclusion. Ces nouveaux échantillons ne pourront hélas pas être dénichés par Herschel, qui n'a plus d'hélium liquide pour fonctionner nominalement.
C'est désormais vers ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), le réseau de 66 grandes antennes installées dans le désert Chilien, que les astrophysiciens se tournent pour poursuivre le superbe travail accompli avec Herschel.


Référence : 
Herschel Extreme Lensing Line Observations: Dynamics of two strongly lensed star forming galaxies near redshift z = 2
J. Rhoads et al., 
à paraître dans The Astrophysical Journal, volume 787, issue 1 (20 mai 2014)
Accès libre au preprint : http://arxiv.org/abs/1404.7143

source :