Les distributions de poussières et d'oxygène gazeux tracées par ALMA sont représentées en rouge et vert, respectivement, tandis que la distribution des étoiles capturées par HST est indiquée en bleu. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Télescope spatial Hubble NASA/ESA, Tamura et al .
Les chercheurs ont détecté un signal radio provenant d'une abondante poussière interstellaire dans MACS0416_Y1, une galaxie à 13,2 milliards d'années-lumière dans la constellation de l'Éridan. Les modèles standards ne peuvent pas expliquer autant de poussière dans une galaxie aussi jeune, nous obligeant à repenser l'histoire de la formation des étoiles. Les chercheurs pensent maintenant que MACS0416_Y1 a connu une formation stellaire décalée avec deux périodes intenses d'étoiles 300 millions et 600 millions d'années après le Big Bang avec une phase calme entre les deux.
Les étoiles sont les principaux acteurs de l'univers, mais ils sont soutenus par les machinistes invisibles des coulisses :poussière d'étoile et gaz. Les nuages cosmiques de poussière et de gaz sont les sites de formation des étoiles et les conteurs magistraux de l'histoire cosmique.
"Des poussières et des éléments relativement lourds comme l'oxygène sont disséminés par la mort des étoiles, " dit Yoichi Tamura, professeur agrégé à l'Université de Nagoya et auteur principal du document de recherche, "Par conséquent, une détection de poussière à un moment donné indique qu'un certain nombre d'étoiles se sont déjà formées et sont mortes bien avant ce point."
En utilisant ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), Tamura et son équipe ont observé la lointaine galaxie MACS0416_Y1. En raison de la vitesse finie de la lumière, les ondes radio que nous observons de cette galaxie aujourd'hui ont dû voyager pendant 13,2 milliards d'années pour nous atteindre. En d'autres termes, ils fournissent une image de ce à quoi ressemblait la galaxie il y a 13,2 milliards d'années, qui n'est que 600 millions d'années après le Big Bang.
Les astronomes ont détecté un signal faible mais révélateur d'émissions radio de particules de poussière dans MACS0416_Y1. Le télescope spatial Hubble, le télescope spatial Spitzer, et le très grand télescope de l'Observatoire européen austral ont observé la lumière des étoiles de la galaxie; et d'après sa couleur, ils estiment l'âge stellaire à 4 millions d'années.
Sur la base des observations avec ALMA et HST, les chercheurs supposent que cette galaxie contient des amas stellaires avec un mélange d'étoiles anciennes et jeunes. Les nuages de gaz et de poussière sont illuminés par la lumière stellaire. Crédit :NAOJ
"Ce n'est pas facile, " dit Tamura à moitié perdu dans une rêverie lunaire. " La poussière est trop abondante pour s'être formée en 4 millions d'années. C'est surprenant, mais nous devons nous accrocher. Des étoiles plus âgées pourraient se cacher dans la galaxie, ou ils sont peut-être morts et ont déjà disparu."
"Plusieurs idées ont été proposées pour surmonter cette 'crise budgétaire de la poussière', " a déclaré Ken Mawatari, chercheur à l'Université de Tokyo. "Toutefois, personne n'est concluant. Nous avons créé un nouveau modèle qui n'a pas besoin d'hypothèses extrêmes divergeant loin de notre connaissance de la vie des étoiles dans l'univers d'aujourd'hui. Le modèle explique bien à la fois la couleur de la galaxie et la quantité de poussière." Dans ce modèle, le premier sursaut de formation d'étoiles a commencé à 300 millions d'années et a duré 100 millions d'années. Après ça, l'activité de formation d'étoiles s'est tue pendant un certain temps, puis redémarré à 600 millions d'années. Les chercheurs pensent qu'ALMA a observé cette galaxie au début de sa deuxième génération d'étoiles.
"La poussière est un matériau crucial pour des planètes comme la Terre, " explique Tamura. " Notre résultat est un pas en avant important pour comprendre l'histoire ancienne de l'univers et l'origine de la poussière. "
L'étude est publiée dans le Journal d'astrophysique .
