Un univers primitif hérissé de galaxies en étoile

Les recherches de Rinaldi et ses collègues en un coup d’œil. Les trois premiers diagrammes circulaires à prédominance rouge montrent qu’au cours des premiers milliards d’années après le Big Bang, environ 60 à 90 % des nouvelles étoiles ont été créées par des galaxies en pleine croissance. Maintenant, dans le quatrième diagramme circulaire, l’univers est beaucoup plus calme et seulement 10 % environ des nouvelles étoiles naissent dans des galaxies à éclats d’étoiles avec une poussée de croissance. Crédit : P. Rinaldi (RUG) / D. Avers / NASA

Au cours des premiers milliards d’années qui ont suivi le Big Bang, l’univers contenait bien plus de galaxies dites à explosion d’étoiles que ne le prévoyaient les modèles. Pas moins de 60 à 90 % des étoiles de l’univers primitif semblent avoir été produites par des galaxies subissant une poussée de croissance. C’est ce que montre une analyse de plus de 20 000 galaxies lointaines. L’équipe, dirigée par des astronomes de l’Université de Groningue (Pays-Bas) publiera bientôt ses découvertes dans Le Journal Astrophysique.

Les galaxies en étoile sont des galaxies en pleine croissance. Ils produisent beaucoup plus d’étoiles que la normale dans un laps de temps relativement court. Une poussée de croissance stellaire dure de 10 à 100 millions d’années. Les galaxies vivent souvent des milliards d’années et peuvent subir plusieurs poussées de croissance. Pour déclencher une poussée de croissance, un afflux soudain de gaz est nécessaire, sinon les éléments constitutifs des nouvelles étoiles s’épuiseront bientôt. Un tel afflux peut se produire, par exemple, lorsque deux galaxies se rapprochent.

Une équipe de recherche dirigée par Pierluigi Rinaldi, Ph.D. étudiant à l’Université de Groningue (Pays-Bas), a étudié les données de plus de 20 000 galaxies lointaines. Ces données ont été recueillies ces dernières années avec le télescope spatial Hubble, avec l’instrument MUSE du très grand télescope européen au Chili et avec le télescope spatial Spitzer. Les télescopes ont remonté si loin dans le temps que les chercheurs ont pu étudier des galaxies qui se sont formées il y a 11 à 13 milliards d’années. Le Big Bang, c’était il y a 13,7 milliards d’années.

L’analyse montre qu’au cours des premiers milliards d’années après le Big Bang, environ 20 à 40% de toutes les galaxies en formation d’étoiles étaient des galaxies à éclats d’étoiles. Ces galaxies en poussée de croissance représentent 60 à 90 % de la nouvelle augmentation d’étoiles. En comparaison, aujourd’hui, l’Univers est beaucoup plus silencieux et seulement 10 % environ des nouvelles étoiles naissent dans des galaxies à éclats d’étoiles.

L'Univers primordial hérissé de galaxies en étoile

La galaxie du baby-boom est un exemple de galaxie lointaine avec une poussée de croissance. Crédit : NASA / JPL-Caltech / Subaru / STScI / P. Casquette

De plus, l’analyse montre que les poussées de croissance se produisent plus souvent dans les petites galaxies que dans les plus grandes. Il semble même que de nombreuses petites galaxies en étoile aient été capturées par les télescopes juste au moment où elles se forment. “En ce sens, vous pouvez le comparer à la poussée de croissance chez l’homme. C’est aussi plus fort pendant la petite enfance”, explique Rinaldi.

Les résultats ont été une surprise car jusqu’à récemment, les galaxies en étoile étaient considérées comme inhabituelles et d’importance mineure dans la formation et la croissance des galaxies. “Même les modèles les plus récents et les plus sophistiqués de formation de galaxies n’ont pas prédit cela”, a déclaré Rinaldi. “Il semble probable que les processus physiques se produisent à une échelle trop petite pour que les modèles en tiennent compte.”

Karina Caputi (Université de Groningue), directrice de Rinaldi, ajoute : “Bien sûr, cela nous donne matière à réflexion par rapport à ces modèles. Et c’est bon signe.” Dans la période à venir, Caputi souhaite approfondir ses recherches sur l’origine et l’évolution des premières galaxies. Elle peut le faire parce qu’elle a récemment reçu une subvention NWO Vici et parce que le télescope spatial James Webb focalisera également ses miroirs sur des galaxies lointaines.


Des galaxies étonnamment matures dans l’univers primitif


Plus d’information:
Pierluigi Rinaldi et al, La galaxie starburst / bimodalité de la séquence principale sur cinq décennies en masse stellaire à z ~ 3-6,5. Accepté pour publication dans Le Journal Astrophysique. arXiv : 2112.03935v3 [astro-ph.GA]arxiv.org/abs/2112.03935

Fourni par l’École de recherche néerlandaise pour l’astronomie

Citation: Univers primitif hérissé de galaxies en étoile (2022, 4 avril) récupéré le 17 avril 2022 sur https://phys.org/news/2022-04-early-universe-bristled-starburst-galaxies.html

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