Des astronomes découvrent un « chantier naval » de galaxies massives dans l’univers lointain –


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  • Même les galaxies n’aiment pas être seules. Alors que les astronomes savent depuis un certain temps que les galaxies ont tendance à se rassembler en groupes et en amas, le processus de passage de la formation aux groupes d’amis est resté une question ouverte en cosmologie.

    Dans un article publié dans le Astronomie & Astrophysique Journal, une équipe internationale d’astronomes rapporte la découverte d’un groupe d’objets qui semble être une accumulation émergente de galaxies en devenir – connue sous le nom de protoamas.

    “Cette découverte est une étape importante vers l’atteinte de notre objectif ultime : comprendre l’assemblage des amas de galaxies, les structures les plus massives qui existent dans l’univers”, a déclaré Brenda Frye, professeur agrégé d’astronomie à l’observatoire Steward de l’Université de l’Arizona et co-auteur de l’étude.

    La Voie lactée, qui abrite notre système solaire, appartient à un amas de galaxies connu sous le nom de Groupe local, qui à son tour fait partie du superamas de la Vierge. Mais à quoi ressemblait un superamas tel que la Vierge il y a 11 milliards d’années ?

    “Nous en savons encore très peu sur les protoclusters, en partie parce qu’ils sont si faibles, trop faibles pour être détectés par la lumière optique”, a déclaré Frye. “En même temps, ils sont connus pour rayonner brillamment dans d’autres longueurs d’onde telles que le sous-millimètre.”

    Initialement découvert par le télescope Planck de l’Agence spatiale européenne dans le cadre d’une étude sur tout le ciel, le protocluster décrit dans le nouvel article est apparu en bonne place dans la région de l’infrarouge lointain du spectre électromagnétique. En passant au crible un échantillon de plus de 2 000 structures qui pourraient être en train de devenir des clusters, les chercheurs sont tombés sur un protocluster désigné sous le nom de PHz G237.01+42.50, ou G237 en abrégé. Les observations semblaient prometteuses, mais pour confirmer son identité, il a fallu des observations de suivi avec d’autres télescopes.

    Dirigée par Mari Polletta à l’Institut national d’astrophysique de Milan, en Italie, l’équipe a effectué des observations en utilisant la puissance combinée du grand télescope binoculaire en Arizona, géré par l’UArizona, et du télescope Subaru au Japon. L’équipe a identifié 63 galaxies appartenant au protoamas G237. La découverte originale a été publiée dans un article précédent, et des observations de suivi ont également été obtenues à l’aide de données d’archives, de l’observatoire spatial Herschel et du télescope spatial Spitzer.

    “Vous pouvez considérer les protoamas de galaxies tels que G237 comme un chantier naval de galaxies dans lequel des galaxies massives sont assemblées, seule cette structure existait à une époque où l’univers avait 3 milliards d’années”, a déclaré Frye. “En même temps, la généalogie est peut-être plus proche que vous ne le pensez. Parce que l’univers est homogène et le même dans toutes les directions, nous pensons que la Voie lactée peut s’être amarrée à un nœud de protocluster similaire à G237 quand il était très jeune.”

    Au début, les observations de G237 impliquaient un taux total de formation d’étoiles trop élevé, et l’équipe a eu du mal à donner un sens aux données. Le protoamas G237 semblait former des étoiles à un rythme 10 000 fois supérieur à celui de la Voie lactée. À ce rythme, le protoamas devrait consommer rapidement son combustible stellaire et s’installer par la suite dans un système complexe similaire au superamas de la Vierge.

    “Chacune des 63 galaxies découvertes jusqu’à présent dans G237 était comme une usine à étoiles en surmultipliée”, a déclaré Frye. “C’est comme si les galaxies travaillaient des heures supplémentaires pour assembler les étoiles. Le taux de production était insoutenable. À un tel rythme, les chaînes d’approvisionnement devraient se rompre dans un proche avenir, et d’une manière qui fermera définitivement le chantier naval de la galaxie. .”

    Des rendements aussi élevés ne pourraient être maintenus que par une injection continue de carburant, qui pour les étoiles est de l’hydrogène gazeux. Frye a déclaré que cela nécessiterait une chaîne d’approvisionnement efficace et ininterrompue qui aspirait des quantités déraisonnables de gaz frais pour alimenter les usines de formation d’étoiles.

    “Nous ne savons pas d’où venait ce gaz”, a-t-elle déclaré.

    Plus tard, l’équipe a découvert qu’une partie de ce qu’elle voyait provenait de galaxies sans rapport avec le protoamas, mais même après la suppression des observations non pertinentes, le taux total de formation d’étoiles est resté élevé, au moins 1 000 masses solaires par an, selon Poletta. En comparaison, la Voie lactée produit environ une masse solaire chaque année.

    “L’image que nous avons reconstituée maintenant est celle d’un chantier naval galactique réussi, qui travaille à haute efficacité pour assembler les galaxies et les étoiles en leur sein et dispose d’un approvisionnement énergétique plus durable”, a déclaré Frye.

    Toutes les galaxies de l’univers font partie d’une structure géante qui ressemble à une forme de toile d’araignée tridimensionnelle appelée la toile cosmique. Les filaments de la toile cosmique se croisent aux nœuds, ce qui équivaut aux chantiers navals de la galaxie dans l’analogie.

    “Nous pensons que les filaments médient le transfert d’hydrogène gazeux du milieu diffus de l’espace intergalactique vers ces structures de protocluster affamées et nouvellement formées dans les nœuds”, a déclaré Frye.

    Invoquant les recherches futures, Polletta a déclaré : « Nous sommes en train d’analyser plus d’observations sur ce protoamas de Planck et sur d’autres dans le but de retracer le gaz qui donne naissance à ces étoiles nouvellement formées et alimente les trous noirs supermassifs, afin de déterminer son origine. et expliquer l’activité extraordinaire observée.”

    Frye a déclaré qu’elle était impatiente de combiner les données du Grand télescope binoculaire avec les observations du télescope spatial James Webb de la NASA, qui sera lancé en décembre.

    “Les protoclusters offrent une opportunité d’étudier des questions clés en astronomie auxquelles seul ce nouvel observatoire peut répondre”, a-t-elle déclaré, “comme les mécanismes qui conduisent à la formation d’étoiles prodigieuses, et quand l’approvisionnement en hydrogène sera-t-il épuisé, forçant ce chantier naval galactique à fermer son portes et se transformer en un superamas similaire à celui dans lequel se trouve notre Voie lactée ?”

    Veuillez consulter le document pour une liste complète des auteurs et des informations sur le financement.

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