Image composite de B14-65666 montrant les distributions de poussière (rouge), oxygène (vert), et carbone (bleu), observé par ALMA et les étoiles (blanches) observées par le télescope spatial Hubble. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Télescope spatial Hubble NASA/ESA, Hashimoto et al.
Des chercheurs utilisant ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ont observé des signaux d'oxygène, carbone, et de la poussière d'une galaxie au début de l'Univers il y a 13 milliards d'années. C'est la première galaxie où cette combinaison utile de trois signaux a été détectée. En comparant les différents signaux, l'équipe a déterminé que la galaxie est en fait deux galaxies fusionnant ensemble, ce qui en fait le premier exemple de fusion de galaxies encore découvert.
Takuya Hashimoto, chercheur postdoctoral à la Japan Society for the Promotion of Science et à l'Université Waseda, et son équipe ont utilisé ALMA pour observer B14-65666, un objet situé à 13 milliards d'années-lumière dans la constellation des Sextans. En raison de la vitesse finie de la lumière, les signaux que nous recevons aujourd'hui de B14-65666 ont dû voyager pendant 13 milliards d'années pour nous parvenir. En d'autres termes, ils nous montrent l'image de ce à quoi ressemblait la galaxie il y a 13 milliards d'années, moins d'un milliard d'années après le Big Bang.
ALMA a détecté des émissions radio d'oxygène, carbone, et de la poussière dans B14-65666. C'est la première galaxie où ces trois signaux ont été détectés. La détection de signaux multiples est importante car ils véhiculent des informations complémentaires.
L'analyse des données a montré que les émissions sont divisées en deux gouttes. Des observations précédentes avec le télescope spatial Hubble (HST) avaient révélé deux amas d'étoiles dans B14-65666. Maintenant avec les trois signaux d'émission détectés par ALMA, l'équipe a pu montrer que les deux blobs forment en fait un seul système, mais ils ont des vitesses différentes. Cela indique que les blobs sont deux galaxies en train de fusionner. C'est le premier exemple connu de fusion de galaxies. L'équipe de recherche a estimé que la masse stellaire totale de B14-65666 est inférieure à 10 % de celle de la Voie lactée. Cela signifie que B14-65666 est dans les premières phases de son évolution. Malgré sa jeunesse, B14-65666 produit des étoiles 100 fois plus activement que la Voie lactée. Une telle formation d'étoiles active est une autre signature importante des fusions galactiques, parce que la compression du gaz dans les galaxies en collision conduit naturellement à la formation d'étoiles en rafales.
Vue d'artiste de la fusion des galaxies B14-65666 situées à 13 milliards d'années-lumière. Crédit :Observatoire national d'astronomie du Japon.
"Avec les riches données d'ALMA et HST, combiné à une analyse de données avancée, nous pourrions rassembler les pièces pour montrer que B14-65666 est une paire de galaxies fusionnant dans la première ère de l'Univers, " explique Hashimoto. " La détection d'ondes radio à partir de trois composants dans un objet aussi éloigné démontre clairement la grande capacité d'ALMA à enquêter sur l'Univers lointain. "
Les galaxies modernes comme notre Voie lactée ont connu d'innombrables, souvent violent, fusions. Parfois, une plus grande galaxie en avalait une plus petite. Dans des cas rares, galaxies de tailles similaires ont fusionné pour former une nouvelle, plus grande galaxie. Les fusions sont essentielles pour l'évolution des galaxies, tant d'astronomes sont impatients de retracer l'histoire des fusions.
"Notre prochaine étape consiste à rechercher de l'azote, un autre élément chimique majeur, et même la molécule de monoxyde de carbone, " dit Akio Inoue, professeur à l'université Waseda. "Finalement, nous espérons comprendre par observation la circulation et l'accumulation d'éléments et de matériaux dans le contexte de la formation et de l'évolution des galaxies."
