Une équipe d'astronomes a découvert une nouvelle façon de percer les mystères de la formation et de l'évolution des premières galaxies.

Dans une étude publiée aujourd'hui dans Lettres de revues astrophysiques , l'auteur principal Dawn Erb de l'Université du Wisconsin-Milwaukee et son équipe - pour la toute première fois - ont utilisé de nouvelles capacités à l'observatoire W. M. Keck à Maunakea, Hawaï pour examiner Q2343-BX418, un petit, jeune galaxie située à environ 10 milliards d'années-lumière de la Terre.

Cette galaxie lointaine est un analogue pour les galaxies plus jeunes qui sont trop faibles pour être étudiées en détail, ce qui en fait un candidat idéal pour en savoir plus sur ce à quoi ressemblaient les galaxies peu de temps après la naissance de l'univers.

BX418 attire également l'attention des astronomes car son halo gazeux émet un type de lumière particulier.

« Au cours des dernières années, nous avons appris que les halos gazeux entourant les galaxies brillent avec une longueur d'onde ultraviolette particulière appelée émission alpha de Lyman. Il existe de nombreuses théories différentes sur ce qui produit cette émission alpha de Lyman dans les halos des galaxies, mais au moins une partie est probablement due à la lumière qui est à l'origine produite par la formation d'étoiles dans la galaxie étant absorbée et réémise par le gaz dans le halo, " dit Erb.

L'équipe d'Erb, qui comprend Charles Steidel et Yuguang Chen de Caltech, utilisé l'un des instruments les plus récents de l'observatoire, le Keck Cosmic Web Imager (KCWI), effectuer une analyse spectrale détaillée du halo gazeux du BX418 ; ses propriétés pourraient offrir des indices sur les étoiles qui se forment dans la galaxie.

"La plupart de la matière ordinaire dans l'univers n'est pas sous la forme d'une étoile ou d'une planète, mais du gaz. Et la plupart de ce gaz n'existe pas dans les galaxies, mais autour et entre eux, " dit Erb.

Le halo est l'endroit où le gaz entre et sort du système. Le gaz qui entoure les galaxies peut les alimenter; le gaz d'une galaxie peut également s'échapper dans le halo. Ces entrées et sorties de gaz influencent le destin des étoiles.

"L'afflux de nouveau gaz accrété dans une galaxie fournit du carburant pour la formation de nouvelles étoiles, tandis que les sorties de gaz limitent la capacité d'une galaxie à former des étoiles en éliminant le gaz, " dit Erb.

"Donc, comprendre les interactions complexes qui se produisent dans ce halo gazeux est essentiel pour découvrir comment les galaxies forment les étoiles et évoluent. »

Cette étude fait partie d'une vaste enquête en cours menée par Steidel depuis de nombreuses années. Précédemment, L'équipe de Steidel a étudié le BX418 à l'aide d'autres instruments à l'observatoire de Keck.

Cette étude la plus récente utilisant KCWI ajoute des détails et une clarté à l'image de la galaxie et de son halo gazeux qui n'étaient pas possibles auparavant; l'instrument est spécialement conçu pour étudier les courants vaporeux de gaz faible qui relient les galaxies, connu sous le nom de toile cosmique.

"Notre étude a vraiment été rendue possible par la conception et la sensibilité de ce nouvel instrument. Ce n'est pas seulement un spectrographe ordinaire, c'est un spectrographe de champ intégral, ce qui veut dire que c'est une sorte de combinaison caméra et spectrographe, où vous obtenez un spectre de chaque pixel de l'image, " dit Erb.

La puissance de KCWI, combiné avec l'emplacement des télescopes Keck sur Maunakea où les conditions d'observation sont parmi les plus vierges sur Terre, fournit certains des aperçus les plus détaillés du cosmos.

L'équipe d'Erb a utilisé KCWI pour prendre des spectres de l'émission alpha de Lyman du halo de BX418. Cela leur a permis de tracer le gaz, tracer sa vitesse et son étendue spatiale, puis créez une carte 3D montrant la structure du gaz et son comportement.

Les données de l'équipe suggèrent que la galaxie est entourée d'un écoulement de gaz à peu près sphérique et qu'il existe des variations importantes dans la plage de densité et de vitesse de ce gaz.

Erb dit que cette analyse est la première du genre. Parce qu'il n'a été testé que sur une seule galaxie, d'autres galaxies doivent être étudiées pour voir si ces résultats sont typiques.

Maintenant que l'équipe a découvert une nouvelle façon de connaître les propriétés du halo gazeux, l'espoir est qu'une analyse plus approfondie des données qu'ils ont collectées et des simulations informatiques modélisant les processus donneront des informations supplémentaires sur les caractéristiques des premières galaxies de notre univers.

« Alors que nous travaillons à une modélisation plus détaillée, nous pourrons tester comment les propriétés de l'émission alpha de Lyman dans le halo gazeux sont liées aux propriétés des galaxies elles-mêmes, qui nous dira alors quelque chose sur la façon dont la formation d'étoiles dans la galaxie influence le gaz dans le halo, " dit Erb.