Lorsque l’univers était jeune, les galaxies étaient différentes des spirales majestueuses d’aujourd’hui, pleines de soleils doucement brillants et de nuages de gaz colorés.
Au début, les nouvelles étoiles se formaient à un rythme des centaines de fois plus rapide que dans l’univers actuel. La majeure partie s’est produite derrière d’épaisses couches de poussière, ce qui représente un véritable défi pour les scientifiques qui souhaitent enquêter sur les secrets de ces usines stellaires.
Mais grâce à de puissants télescopes, les astronomes peuvent désormais mieux comprendre comment autant d’étoiles ont pu être créées dans des galaxies lointaines.
Nouvelles mesures de galaxies lointaines
Dans une étude, une équipe de recherche internationale dirigée par l’Université de technologie Chalmers décrit désormais de nouvelles mesures effectuées à l’observatoire Noema en France.
Les chercheurs ont mesuré la lumière de deux galaxies très brillantes du premier univers. Les deux avaient un taux de formation d’étoiles très élevé.
– Nous savions que ces galaxies étaient des usines à étoiles extrêmement efficaces, peut-être parmi les plus extrêmes de l’univers. Afin de découvrir leur fonctionnement, nous avons mesuré leur lumière à des longueurs d’onde de l’ordre du millimètre, dans l’espoir de recueillir de nouveaux indices, explique l’astronome Chentao Yang de Chalmers.
Chimie dramatique dans les galaxies
Les mesures ont dépassé les attentes des chercheurs. Dans la lumière enregistrée par les deux galaxies, ils ont pu voir des traces de nombreux types différents de molécules.
Lorsque les étoiles se sont formées, de la lumière dans de nombreuses longueurs d’onde différentes a été émise depuis les nuages de gaz et de poussière où les étoiles sont nées, au plus profond des galaxies.
– C’est une fantastique explosion de couleurs, dans des nuances que l’œil humain ne peut pas voir. En combinant nos observations avec nos connaissances en physique et en chimie, nous pouvons comprendre la signification des couleurs et voir les différences entre les différentes galaxies, explique Sergio Martín de l’équipe de recherche.
Un nombre record de molécules ont été trouvées
En analysant le spectre des deux galaxies – les couleurs individuelles qui composent leur lumière – les chercheurs ont pu identifier 13 molécules différentes. Plusieurs n’ont jamais été découvertes auparavant dans des galaxies aussi lointaines.
Les molécules peuvent fournir de nouvelles informations sur les conditions physiques et chimiques de ces galaxies. Chaque molécule fournit des indices différents sur la température, la pression et la densité de l’espace interstellaire. Ils peuvent également montrer comment la lumière des étoiles, les radiations et la matière interagissent.
– Interpréter les signaux est un défi. Nous voyons ici une partie du spectre électromagnétique difficile à observer dans les galaxies proches. Mais grâce à l’expansion de l’univers, la lumière des galaxies lointaines comme celles-ci est décalée vers des longueurs d’onde plus longues, que nous pouvons voir avec des radiotélescopes qui observent dans une lumière submillimétrique, explique Chentao Yang.
L’illustration montre les molécules trouvées dans la galaxie lointaine NCv1.143, sur une image d’une galaxie proche similaire, NGC 572. Images : ESA/Hubble, Nasa, L. Ho. Montage : R. Cumming
En savoir plus sur les molécules
Plus d’une centaine de molécules différentes ont été découvertes dans l’espace, dans les nuages de gaz entre les étoiles. Dans la présente étude, les astronomes ont identifié 13 molécules : le monoxyde de carbone (CO), le radical cyano (CN), le radical éthynyle (CCH), le cyanure d’hydrogène (HCN), le cation formyle (HCO+), l’isocyanure d’hydrogène (HNC), monosulfure de carbone (CS), eau (H2O), l’ion hydronium (H3O+), l’oxyde nitrique (NO), le diazénylium (N2H+), le radical méthylidyne (CH) et le cyclopropénylidène (c-C3H2).
Les deux galaxies sont si éloignées qu’il a fallu près de 13 milliards d’années pour que leur lumière nous parvienne.
– Regarder ces galaxies ressemble moins à une nuit sous les étoiles qu’à voir une ville éclairée par des néons, explique l’astronome Susanne Aalto de Chalmers.
Usines étoiles pleines de poussière
Les astronomes sont habitués à prendre des photos d’usines à étoiles dans notre propre galaxie, comme la nébuleuse d’Orion et la nébuleuse de la Carène. Mais les fabriques d’étoiles des deux galaxies lointaines examinées aujourd’hui sont différentes à bien des égards. Ils sont plus grands, plus brillants et pleins de poussière.
– Les nébuleuses comme Orion et Carina brillent grâce à la lumière ultraviolette des étoiles chaudes nouveau-nées. Mais dans les deux galaxies lointaines, la lumière ultraviolette ne peut pas traverser les couches de poussière. Une grande partie de l’éclairage est plutôt due aux rayons cosmiques – des particules à haute énergie qui peuvent être créées par l’explosion d’étoiles ou à proximité de trous noirs supermassifs, explique Susanne Aalto.
Bien que ces galaxies soient rares, les chercheurs prévoient d’en étudier davantage à l’avenir. Cela se fera à l’aide des télescopes très sensibles à la lumière Noema en France et Alma au Chili.
Étude scientifique:
SUNRISE : Le riche inventaire moléculaire des galaxies poussiéreuses à fort redshift révélé par des études de raies spectrales à large bande, Astronomie et astrophysique.
Contact:
Chentao Yang, astronome à l’Université de technologie Chalmers, [email protected]
Robert Cumming, astronome et communicateur à l’Observatoire spatial Onsala, Université de technologie Chalmers, [email protected]
2023-12-18 14:27:57
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