• Home
  • Chimie
  • Astronomie
  • Énergie
  • La nature
  • Biologie
  • Physique
  • Électronique
  •  science >> Science >  >> Astronomie
    Dévoiler la double origine de la poussière cosmique dans l'Univers lointain

    Crédit :ESO

    Deux milliards d'années après le Big Bang, l'Univers était encore très jeune. Cependant, des milliers d'immenses galaxies, riche en étoiles et en poussière, étaient déjà formés. Une étude internationale, dirigé par SISSA—Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, explique maintenant comment cela a été possible. Les scientifiques ont combiné des méthodes observationnelles et théoriques pour identifier les processus physiques à l'origine de leur évolution et, pour la première fois, ont trouvé des preuves d'une croissance rapide de la poussière en raison d'une forte concentration de métaux dans l'Univers lointain. L'étude, Publié dans Astronomie &Astrophysique , propose une nouvelle approche pour étudier la phase évolutive des objets massifs.

    Depuis leur découverte initiale il y a 20 ans, les galaxies très lointaines et massives qui forment une quantité prodigieuse d'étoiles jeunes - les galaxies dites « poussiéreuses » (formation d'étoiles) - représentent un sérieux défi pour les astronomes :« D'une part, elles sont difficiles à détecter car elles résident dans des régions denses de l'Univers lointain et contiennent des particules poussiéreuses qui absorbent la majeure partie de la lumière optique rayonnée par les jeunes étoiles, " explique Darko Donevski, stagiaire postdoctoral à SISSA. "D'autre part, beaucoup de ces « géants » poussiéreux se sont formés lorsque l'Univers était très jeune, parfois même moins de 1 milliard d'années, et les scientifiques se demandent comment une telle quantité de poussière a pu être produite si tôt dans le temps. »

    L'étude de ces objets exotiques est désormais possible grâce à l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Cet interféromètre de 66 télescopes dans le désert d'Atacama au nord du Chili est capable de détecter la lumière infrarouge qui pénètre les nuages ​​poussiéreux, révélant la présence d'étoiles nouvellement formées. Cependant, l'origine d'une grande quantité de poussière au début du temps cosmique est encore une question ouverte aux astronomes. "Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont pensé que la production de poussière cosmique était exclusivement due à l'explosion de supernovae. Cependant, des travaux théoriques récents suggèrent que la poussière peut aussi croître par collisions de particules de froid, gaz riche en métaux qui remplit les galaxies, " explique le chercheur.

    Une équipe internationale de chercheurs issus d'institutions basées en Europe, NOUS, Canada et Afrique du Sud, dirigé par Donevski, méthodes observationnelles et théoriques combinées pour étudier 300 distants, galaxies poussiéreuses afin de dévoiler l'origine de ces « géants ». En particulier, ils ont déduit les propriétés physiques de ces galaxies poussiéreuses en ajustant leurs distributions spectrales d'énergie. "Nous avons trouvé une énorme quantité de masse de poussière dans la plupart de nos galaxies. Nos estimations ont montré que les explosions de supernovae ne pouvaient pas être responsables de tout cela et qu'une partie devait être produite par des collisions de particules dans l'environnement gazeux riche en métaux autour des étoiles massives, comme le supposaient auparavant les modèles théoriques", explique Donevski. "C'est la première fois que des données d'observation soutiennent l'existence des deux mécanismes de production."

    Les scientifiques ont également examiné le rapport de masse poussière/étoile au fil du temps pour étudier l'efficacité avec laquelle les galaxies créent et détruisent la poussière au cours de leur évolution. "Cela nous a permis d'identifier le cycle de vie de la poussière dans deux populations différentes de galaxies :normale, ce qu'on appelle la « séquence principale », " galactique, qui évoluent lentement, et plus extrême, galaxies en évolution rapide, appelé 'étoiles, '", a déclaré Lara Pantoni, doctorat étudiant à SISSA, qui a développé le modèle analytique utilisé pour l'interprétation des données. Le modèle montre le grand potentiel de description des différences dans ces deux groupes de galaxies observées. "De façon intéressante, nous avons également montré que quelle que soit leur distance, masse ou taille stellaire, les galaxies compactes « starburst » ont toujours un rapport masse poussière/masse stellaire plus élevé que les galaxies normales. »

    Pour évaluer pleinement les résultats de l'observation, l'équipe d'astronomes a également confronté ses données avec les simulations de galaxies de pointe. Ils ont utilisé SIMBA, une nouvelle suite qui simule la formation et l'évolution de millions de galaxies depuis le début de l'Univers à nos jours, suivi de toutes leurs propriétés physiques, y compris la masse de poussière. "Jusqu'à maintenant, les modèles théoriques ont eu des problèmes pour faire correspondre à la fois la poussière des galaxies et les propriétés stellaires. Cependant, notre nouvelle suite de simulation cosmologique, SIMBA, pourrait reproduire la plupart des données observées, " explique Desika Narayanan, professeur d'astronomie à l'Université de Floride et membre de l'institut DAWN à Copenhague.

    "Notre étude montre que la production de poussières dans les "géants" est dominée par une croissance très rapide des particules lors de leurs collisions avec le gaz. Ainsi, il fournit la première preuve solide que la formation de poussière se produit à la fois lors de la mort des étoiles et dans l'espace entre ces étoiles massives, comme le supposent les études théoriques, " conclut Donevski. " De plus, il offre une nouvelle approche mixte pour étudier l'évolution d'objets massifs dans l'Univers lointain qui sera testé avec les futurs télescopes spatiaux tels que le télescope spatial James Webb. »


    © Science https://fr.scienceaq.com