Galaxies proches de la ligne d'émission NCG 4038 - 4039. Les parties roses de cette image montrent la lumière du gaz chauffé par les étoiles nouvellement formées. Crédit :NASA, ESA et la collaboration Hubble Heritage (STScl/AURA)-ESA/Hubble.
De nouvelles recherches ont permis de mieux comprendre les galaxies à raies d'émission, utilisé dans plusieurs enquêtes en cours et à venir, pour nous aider à mieux comprendre la composition et le destin de l'univers.
La quête pour déterminer la nature de la matière noire et de l'énergie noire a conduit les scientifiques à adopter de nouveaux traceurs de la structure à grande échelle de l'univers, comme les galaxies à raie d'émission. Ces galaxies présentent de fortes raies d'émission du gaz réchauffé par les étoiles nouvellement formées.
Auteur principal de l'étude, Dr. Violeta Gonzalez-Perez de l'Institut universitaire de cosmologie et de gravitation, a déclaré:"Les galaxies sont des lanternes cosmiques qui montrent de petites parcelles d'histoire cosmique, nous informant des changements dans la structure spatio-temporelle de l'univers. La forte formation de nouvelles étoiles dans les galaxies laisse une empreinte caractéristique dans leurs spectres qui permet une détermination précise de leur distance.
"De plus, comme les jeunes étoiles sont très brillantes, les galaxies avec une forte formation d'étoiles peuvent être visibles plus loin dans le temps cosmique. Ce sont les deux caractéristiques qui font des galaxies à raies d'émission d'excellents traceurs cosmologiques sur une longue période. »
Cependant, les échantillons de galaxies à raies d'émission actuelles sont petits et leurs caractéristiques ne sont pas bien comprises. La modélisation informatique est le seul moyen de tenter de comprendre tous les processus impliqués dans la formation et l'évolution de ces galaxies.
L'emplacement de certaines des galaxies à raies d'émission observées dans l'étude (cercles verts) par rapport aux images d'une grande partie du ciel observées par The Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS). Crédit :Université de Portsmouth
Des astronomes de l'Institut de cosmologie et de gravitation (ICG), leader mondial, ont exploré les caractéristiques des galaxies à raies d'émission grâce à des expériences sur l'installation nationale de supercalcul de DiRAC (Distributed Research using Advanced Computing) à l'Université de Durham.
Les expériences informatiques se sont concentrées à l'époque où l'univers est passé d'une domination de la matière à une domination de l'énergie noire comme il l'est maintenant. Ils ont découvert que la plupart des galaxies à raies d'émission vivent au centre des puits de potentiel gravitationnel, avec des masses équivalentes à onze milliards de nos soleils. Les modèles numériques actuels de formation et d'évolution des galaxies montrent également que les galaxies à raies d'émission tracent les potentiels gravitationnels sous-jacents d'une manière différente des galaxies sélectionnées par leur masse stellaire.
Ils ont ensuite comparé leurs résultats aux attentes des études SDSS-IV/eBOSS et de l'instrument spectroscopique à énergie noire (DESI). Les deux enquêtes visent à mesurer l'effet de l'énergie noire sur l'expansion de l'univers.
Le Dr Gonzalez-Perez a déclaré :« Cette comparaison améliorera notre compréhension de la formation et de l'évolution des galaxies et permettra aux scientifiques de bénéficier d'un modèle plus réaliste pour les mécanismes qui produisent les galaxies à raie d'émission.
L'été prochain, l'enquête SDSS-IV/eBOSS devrait avoir les premiers résultats cosmologiques de ces traceurs. Dans les années à venir, le Dark Energy Survey Instrument (DESI) étendra cette utilisation des galaxies à raies d'émission comme traceurs cosmologiques. Le DESI verra sa première lumière en 2019 et il mesurera les spectres de 35 millions de galaxies, ce qui est huit fois plus que ce que le SDSS actuel a prouvé. En 2021, Euclid va commencer à collecter des spectres pour 50 millions de sources, se concentrant uniquement sur les galaxies à raie d'émission. L'ICG est impliqué dans les deux enquêtes.
