Hubble découvre les premières galaxies massives fonctionnant à vide –

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  • Lorsque l’univers avait environ 3 milliards d’années, soit seulement 20 % de son âge actuel, il a connu la période de naissance d’étoiles la plus prolifique de son histoire. Mais lorsque le télescope spatial Hubble de la NASA et l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) dans le nord du Chili ont regardé vers des objets cosmiques au cours de cette période, ils ont trouvé quelque chose d’étrange : six galaxies précoces, massives et « mortes » qui étaient à court d’hydrogène froid. gaz nécessaire à la fabrication des étoiles.

    Sans plus de carburant pour la formation d’étoiles, ces galaxies fonctionnaient littéralement à vide. Les résultats sont publiés dans la revue La nature.

    “À ce stade de notre univers, toutes les galaxies devraient former beaucoup d’étoiles. C’est l’époque de pointe de la formation d’étoiles”, a expliqué l’auteur principal Kate Whitaker, professeure adjointe d’astronomie à l’Université du Massachusetts à Amherst. Whitaker est également professeur associé au Cosmic Dawn Center à Copenhague, au Danemark. “Alors, qu’est-il arrivé à tout le gaz froid dans ces galaxies si tôt?”

    Cette étude est un exemple classique de l’harmonie entre les observations de Hubble et d’ALMA. Hubble a localisé où dans les galaxies les étoiles existent, montrant où elles se sont formées dans le passé. En détectant la poussière froide qui sert de substitut à l’hydrogène gazeux froid, ALMA a montré aux astronomes où les étoiles pourraient se former à l’avenir si suffisamment de carburant était présent.

    Utiliser les télescopes de la nature

    L’étude de ces galaxies mortes lointaines et précoces faisait partie du programme REQUIEM, qui signifie Resolving QUIEscent Magnified Galaxies At High Redshift. (Le décalage vers le rouge se produit lorsque la lumière est étirée par l’expansion de l’espace et apparaît décalée vers la partie rouge du spectre. Plus une galaxie est éloignée de l’observateur, plus elle apparaît rouge.)

    L’équipe REQUIEM utilise des amas de galaxies de premier plan extrêmement massifs comme télescopes naturels. L’immense gravité d’un amas de galaxies déforme l’espace, courbant et grossissant la lumière des objets d’arrière-plan. Lorsqu’une galaxie ancienne, massive et très éloignée est positionnée derrière un tel amas, elle apparaît considérablement étirée et agrandie, permettant aux astronomes d’étudier des détails qui seraient autrement impossibles à voir. C’est ce qu’on appelle une « lentille gravitationnelle forte ».

    Ce n’est qu’en combinant la résolution exquise de Hubble et d’ALMA avec cette lentille puissante que l’équipe REQUIEM a pu comprendre la formation de ces six galaxies, qui apparaissent comme elles l’ont fait seulement quelques milliards d’années après le big bang.

    “En utilisant une lentille gravitationnelle puissante comme télescope naturel, nous pouvons trouver les galaxies lointaines, les plus massives et les premières à arrêter leur formation d’étoiles”, a déclaré Whitaker. “J’aime y penser comme faire de la science des années 2030 ou 40 – avec de puissants télescopes spatiaux de nouvelle génération – mais aujourd’hui en combinant les capacités de Hubble et d’ALMA, qui sont renforcées par une lentille puissante.”

    “REQUIEM a rassemblé le plus grand échantillon à ce jour de ces rares galaxies mortes à lentilles fortes dans l’univers primitif, et une lentille forte est la clé ici”, a déclaré Mohammad Akhshik, chercheur principal du programme d’observation Hubble. “Il amplifie la lumière sur toutes les longueurs d’onde afin qu’elle soit plus facile à détecter, et vous obtenez également une résolution spatiale plus élevée lorsque vous avez ces galaxies étirées dans le ciel. Vous pouvez essentiellement voir à l’intérieur d’elles à des échelles physiques beaucoup plus fines pour comprendre ce qui se passe. “

    Vivre vite, mourir jeune

    Ces sortes de galaxies mortes ne semblent pas rajeunir, même par des fusions et des accrétions mineures ultérieures de petites galaxies et de gaz proches. Engloutir des choses autour d’eux ne fait que “gonfler” les galaxies. Si la formation d’étoiles se rallume, Whitaker l’a décrite comme “une sorte de glaçage”. Environ 11 milliards d’années plus tard dans l’univers actuel, on pense que ces galaxies autrefois compactes ont évolué pour devenir plus grandes, mais sont toujours mortes en termes de formation de nouvelles étoiles.

    Ces six galaxies ont vécu des vies rapides et furieuses, créant leurs étoiles en un temps remarquablement court. Pourquoi ils ont arrêté la formation d’étoiles si tôt est toujours une énigme.

    Whitaker propose plusieurs explications possibles : « Est-ce qu’un trou noir supermassif au centre de la galaxie s’est allumé et a réchauffé tout le gaz ? Si c’est le cas, le gaz pourrait toujours être là, mais maintenant il fait chaud. empêché de s’accumuler de nouveau sur la galaxie. Ou la galaxie a-t-elle simplement tout utilisé et l’approvisionnement est-il coupé ? Ce sont quelques-unes des questions ouvertes que nous continuerons d’explorer avec de nouvelles observations sur la route. “

    Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’ESA (Agence spatiale européenne). Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, gère le télescope. Le Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, Maryland, mène des opérations scientifiques Hubble. STScI est exploité pour la NASA par l’Association des universités pour la recherche en astronomie, à Washington, DC

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