A travers l'Australie, les astronomes utilisent des technologies de pointe pour capturer le ciel nocturne, dans l'espoir de répondre éventuellement à certaines de nos plus grandes questions sur l'univers.

Alors que nous et nos collègues approfondissons le cosmos, à la recherche d'explosions cosmiques, nos observations aident à faire la lumière sur des mystères de longue date et ouvrent la voie à des voies de recherche entièrement nouvelles.

Les éruptions cosmiques remplissent le ciel

Le plus profond de Swinburne, Plus large, Le programme Faster (DWF), sur lequel l'une d'entre nous (Sara Webb) a travaillé tout au long de son doctorat, a été développé pour rechercher les explosions les plus rapides et les plus mystérieuses de l'univers.

Mais pour comprendre ce qui cause les explosions cosmiques, il faut « regarder » ces événements avec des yeux multiples, à travers différents télescopes à travers le monde. Aujourd'hui, nous allons vous emmener en voyage à l'aide des données de l'un de ces télescopes, le Blanco 4m, à l'Observatoire interaméricain de Cerro Tololo au Chili.

D'abord, toutes les 60+ images individuelles prises du champ de vision de ce télescope sont combinées en une mosaïque. En eux, nous voyons les milliers de sources lumineuses.

Ces images sont transférées à travers le Pacifique pour être traitées sur le supercalculateur OzStar de Swinburne, qui est plus puissant que 10, 000 ordinateurs portables personnels et peut gérer des milliers de tâches différentes à la fois.

Une fois téléchargé, les images sont décomposées en morceaux plus petits. C'est à ce moment que nous commençons à voir les détails.

Mais les galaxies ci-dessus, aussi spectaculaires qu'ils soient, ne sont toujours pas ce que nous recherchons. Nous voulons capturer de nouvelles "sources" résultant d'étoiles mourantes et d'explosions cosmiques, que nous pouvons identifier en demandant à nos ordinateurs de rechercher de la lumière dans des endroits où elle n'a pas été détectée auparavant.

Une source peut être plusieurs choses différentes, y compris une étoile flamboyante, une étoile mourante ou un astéroïde. Pour le savoir, nous devons collecter des informations en continu sur sa luminosité et les différentes longueurs d'onde de la lumière qu'il émet, comme la radio, Radiographie, rayons gamma et ainsi de suite.

Une fois que nous avons repéré une source, nous surveillons l'évolution de sa luminosité au cours des heures et des jours à venir. Si nous pensons que cela peut représenter une rare explosion cosmique, nous déclenchons d'autres télescopes pour collecter des données supplémentaires.

Regardant dans le passé lointain

Les galaxies sont de vastes collections d'étoiles, gaz, poussière et matière noire. Ils varient en forme, taille et couleur, mais les deux principaux types que nous voyons dans l'univers aujourd'hui sont les spirales bleues et les elliptiques rouges. Mais comment se forment-ils ? Et pourquoi y a-t-il différents types?

Les astronomes savent que les formes et les couleurs d'une galaxie sont liées à son évolution, mais ils essaient toujours de déterminer exactement quelles formes et couleurs sont liées à des voies de croissance spécifiques.

Nous pensons que les galaxies grandissent en taille et en masse à travers deux canaux principaux. Ils produisent des étoiles lorsque leurs vastes nuages ​​d'hydrogène s'effondrent sous l'effet de la gravité. Comme plus de gaz est transformé en étoiles, ils grossissent.

Grâce à des technologies spatiales telles que le télescope spatial Hubble et de puissants télescopes au sol, les astronomes peuvent désormais remonter dans le temps pour étudier la croissance des galaxies au cours de l'histoire de l'univers.

C'est possible car plus une galaxie est éloignée, plus sa lumière voyageait pour nous atteindre. Parce que la vitesse de la lumière est constante, nous pouvons déterminer quand la lumière a été émise, tant que nous connaissons la distance de la galaxie à la Terre (appelée son "décalage vers le rouge").

J'ai mesuré cette croissance dans le cadre de mon doctorat, en prenant des images de galaxies qui existent à différents décalages vers le rouge depuis aussi loin que lorsque l'univers n'avait qu'un milliard d'années, et comparer leurs tailles.

Quand les galaxies fusionnent

En regardant autour de l'univers aujourd'hui, nous voyons principalement des galaxies regroupées. Les astronomes pensent que la nature de l'environnement d'une galaxie ou de son environnement peut affecter ses voies de croissance, similaire à la façon dont les habitants des grandes villes peuvent accéder à plus de ressources que ceux des zones rurales.

Lorsque de nombreuses galaxies sont regroupées, elles peuvent interagir. Et cette interaction peut stimuler des sursauts de formation d'étoiles dans une galaxie particulière.

Cela dit, cette poussée de croissance peut être de courte durée, comme le gaz et les étoiles peuvent être éliminés par l'interaction gravitationnelle entre plusieurs galaxies, limitant ainsi la formation et la croissance futures d'étoiles dans une seule galaxie.

Mais même si une galaxie ne peut pas former d'étoiles, il peut encore croître en fusionnant ou en consommant des galaxies plus petites. Par exemple, la Voie Lactée consommera un jour les plus petits nuages ​​de Magellan, qui sont des galaxies naines. Elle fusionnera également un jour avec la galaxie légèrement plus grande d'Andromède, pour former une galaxie géante.

Encore, alors que de nombreuses études ont été menées sur l'évolution des galaxies, nous ne pouvons toujours pas dire que toutes nos questions ont reçu une réponse.

Il a fallu des milliards d'années pour que les amas de galaxies que nous observons aujourd'hui se forment. Mais si les astronomes peuvent tirer parti des dernières technologies et regarder plus loin que jamais, nous espérons obtenir des indices sur l'impact de l'environnement d'une galaxie sur sa croissance.

La courbure de l'espace-temps révèle des secrets

Avec des décennies d'observations et des millions de galaxies capturées lors de relevés, les experts ont de nombreuses théories sur la formation des galaxies, et comment l'univers évolue. Ce domaine s'appelle la cosmologie.

Merci à Albert Einstein, nous savons que la force gravitationnelle des objets massifs dans l'espace fait fléchir l'espace. Ceci a été observé à travers un phénomène connu sous le nom de "lentille, " où de grandes quantités de matière sont concentrées dans une zone à l'intérieur d'objets tels que les trous noirs, galaxies ou amas de galaxies.

Leur gravité déforme l'espace-temps, agissant comme une lentille géante pour révéler des images déformées d'objets plus éloignés derrière eux. À l'aide de lentilles, les astronomes ont développé des moyens de trouver et d'étudier des galaxies lointaines qui seraient autrement cachées à la vue.

Ces observations continuent de guider notre compréhension de l'évolution des galaxies. Ils remettent en question nos théories sur le moment et la manière dont les galaxies se forment et se développent.

Une découverte de 2018 faite par un groupe de chercheurs, moi y compris, a révélé un ensemble de galaxies massives et déjà évoluées à partir du moment où l'univers n'avait qu'environ un sixième de son âge actuel. Ils auraient dû se former et croître à une vitesse extrêmement rapide pour s'adapter à nos modèles actuels de croissance des galaxies.

Dans une enquête à venir, Le professeur Karl Glazebrook de Swinburne nous conduira, moi et mon équipe, à devenir l'un des premiers astronomes à avoir accès au télescope spatial James Webb de la NASA pour étudier ces premières galaxies.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.