Les astronomes utilisant ALMA, dont l'ESO est partenaire, ont révélé une galaxie extrêmement lointaine qui ressemble étonnamment à notre Voie lactée. La galaxie, SPT0418-47, est lentille gravitationnellement par une galaxie voisine, apparaissant dans le ciel comme un anneau de lumière presque parfait. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rizzo et al.
Les astronomes utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dont l'Observatoire Européen Austral (ESO) est partenaire, ont révélé une galaxie extrêmement lointaine et donc très jeune qui ressemble étonnamment à notre Voie lactée. La galaxie est si lointaine que sa lumière a mis plus de 12 milliards d'années pour nous atteindre :nous la voyons telle qu'elle était lorsque l'Univers n'avait que 1,4 milliard d'années. C'est aussi étonnamment peu chaotique, contredisant les théories selon lesquelles toutes les galaxies de l'Univers primitif étaient turbulentes et instables. Cette découverte inattendue remet en question notre compréhension de la formation des galaxies, donnant de nouvelles perspectives sur le passé de notre Univers.
"Ce résultat représente une percée dans le domaine de la formation des galaxies, montrant que les structures que nous observons dans les galaxies spirales voisines et dans notre Voie lactée étaient déjà en place il y a 12 milliards d'années, " dit Francesca Rizzo, doctorat étudiant de l'Institut Max Planck d'Astrophysique en Allemagne, qui a dirigé la recherche publiée aujourd'hui dans La nature . Alors que la galaxie que les astronomes étudiaient, appelé SPT0418-47, ne semble pas avoir de bras en spirale, il présente au moins deux caractéristiques typiques de notre Voie Lactée :un disque rotatif et un renflement, le grand groupe d'étoiles serré autour du centre galactique. C'est la première fois qu'un renflement est observé si tôt dans l'histoire de l'Univers, faisant de SPT0418-47 le sosie de la Voie lactée le plus éloigné.
"La grande surprise a été de découvrir que cette galaxie est en fait assez similaire aux galaxies voisines, contrairement à toutes les attentes des modèles et précédents, moins détaillé, remarques, " dit le co-auteur Filippo Fraternali, de l'Institut d'astronomie Kapteyn, Université de Groningue aux Pays-Bas. Au début de l'Univers, les jeunes galaxies étaient encore en train de se former, les chercheurs s'attendaient donc à ce qu'elles soient chaotiques et dépourvues des structures distinctes typiques des galaxies plus matures comme la Voie lactée.
Les astronomes utilisant ALMA, dont l'ESO est partenaire, ont révélé une galaxie extrêmement lointaine qui ressemble étonnamment à notre Voie lactée. La galaxie, SPT0418-47, est lentille gravitationnellement par une galaxie proche, apparaissant dans le ciel comme un anneau de lumière presque parfait (à gauche). L'équipe de recherche a reconstitué la forme réelle de la galaxie lointaine et le mouvement de son gaz (à droite) à partir des données ALMA à l'aide d'une nouvelle technique de modélisation informatique. Les observations indiquent que SPT0418-47 est une galaxie disque avec un renflement central et le matériau qu'il contient tourne autour du centre. Le gaz qui s'éloigne de nous est indiqué en rouge, tandis que le gaz se déplaçant dans la direction de l'observateur est représenté en bleu. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rizzo et al.
L'étude de galaxies lointaines comme SPT0418-47 est fondamentale pour notre compréhension de la formation et de l'évolution des galaxies. Cette galaxie est si loin que nous la voyons quand l'Univers n'avait que 10 % de son âge actuel, car sa lumière a mis 12 milliards d'années pour atteindre la Terre. En l'étudiant, nous remontons à une époque où ces bébés galaxies commençaient tout juste à se développer.
Parce que ces galaxies sont si loin, les observations détaillées avec les télescopes les plus puissants sont presque impossibles car les galaxies semblent petites et faibles. L'équipe a surmonté cet obstacle en utilisant une galaxie proche comme une loupe puissante - un effet connu sous le nom de lentille gravitationnelle - permettant à ALMA de voir dans le passé lointain avec des détails sans précédent. A cet effet, l'attraction gravitationnelle de la galaxie voisine déforme et déforme la lumière de la galaxie lointaine, le faisant apparaître déformé et agrandi.
La lentille gravitationnelle, galaxie lointaine apparaît comme un anneau de lumière presque parfait autour de la galaxie voisine, grâce à leur alignement presque exact. L'équipe de recherche a reconstitué la forme réelle de la galaxie lointaine et le mouvement de son gaz à partir des données ALMA à l'aide d'une nouvelle technique de modélisation informatique. « Quand j'ai vu pour la première fois l'image reconstruite de SPT0418-47, je ne pouvais pas y croire :un coffre au trésor s'ouvrait, " dit Rizzo.
« Ce que nous avons trouvé était assez déroutant ; malgré la formation d'étoiles à un rythme élevé, et étant donc le siège de processus hautement énergétiques, SPT0418-47 est le disque de galaxie le mieux ordonné jamais observé dans l'Univers primordial, " a déclaré la co-auteur Simona Vegetti, également de l'Institut Max Planck d'Astrophysique. "Ce résultat est assez inattendu et a des implications importantes sur la façon dont nous pensons que les galaxies évoluent." Les astronomes notent, cependant, que même si SPT0418-47 a un disque et d'autres caractéristiques similaires à celles des galaxies spirales que nous voyons aujourd'hui, ils s'attendent à ce qu'elle évolue dans une galaxie très différente de la Voie lactée, et rejoignez la classe des galaxies elliptiques, un autre type de galaxies qui, à côté des spirales, habitent l'Univers aujourd'hui.
Cette découverte inattendue suggère que l'Univers primitif n'est peut-être pas aussi chaotique qu'on le croyait autrefois et soulève de nombreuses questions sur la façon dont une galaxie bien ordonnée a pu se former si peu de temps après le Big Bang. Cette découverte d'ALMA fait suite à la découverte antérieure annoncée en mai d'un disque rotatif massif vu à une distance similaire. SPT0418-47 est vu dans les moindres détails, grâce à l'effet de lentille, et a un renflement en plus d'un disque, la rendant encore plus similaire à notre Voie Lactée actuelle que celle étudiée précédemment.
Études futures, y compris avec le télescope extrêmement grand de l'ESO, cherchera à découvrir à quel point ces « bébés » galaxies à disques sont vraiment typiques et si elles sont généralement moins chaotiques que prévu, ouvrant de nouvelles voies aux astronomes pour découvrir comment les galaxies ont évolué.
