Baissons les lumières et préparons le terrain… Nous nous éloignons dans l'espace, en regardant non seulement les galaxies lointaines, mais le passé incroyablement lointain. Maintenant, de nouvelles observations prises avec le tableau Atacama Large Millimeter / submillimeter (ALMA) nous montrent que ces déluges de la création stellaire ont peut-être commencé beaucoup plus tôt qu'ils ne le pensaient.
Selon les dernières recherches publiées dans l'édition d'aujourd'hui de la revue, La natureet dans le Journal astrophysique, les chercheurs ont dévoilé des découvertes fascinantes réalisées avec le nouvel observatoire international ALMA - qui célèbre aujourd'hui son inauguration. Parmi ses nombreuses réalisations, ALMA nous a donné un regard encore plus profond dans l'espace - nous montrant des galaxies anciennes qui peuvent être éloignées de milliards d'années-lumière. Les observations de ces galaxies éclatées nous montrent que les étoiles ont été créées dans une frénésie à partir d'énormes dépôts de gaz cosmique et de poussière.
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"Plus la galaxie est éloignée, plus on remonte dans le temps, donc en mesurant leurs distances, nous pouvons reconstituer une chronologie de la force avec laquelle l'Univers faisait de nouvelles étoiles à différentes étapes de son histoire de 13,7 milliards d'années", a déclaré Joaquin Vieira (California Institute of Technology, États-Unis), qui a dirigé l'équipe et est l'auteur principal de l'article dans la revue La nature.
Comment ces observations se sont-elles produites? Avant l'ALMA, une équipe internationale de chercheurs a utilisé le télescope du pôle Sud (SPT) de 10 mètres de la National Science Foundation des États-Unis pour localiser ces habitants éloignés, puis s'est dirigé vers eux pour examiner de plus près le «baby-boom stellaire» au début de l'Univers époque. Ce qu'ils ont trouvé les a surpris. Apparemment, les galaxies en formation d'étoiles sont encore plus éloignées qu'on ne le pensait auparavant… leur assaut de création stellaire commençant il y a environ 12 milliards d'années. Ce laps de temps place l'Univers à un peu moins de 2 milliards d'années et l'explosion de la formation d'étoiles se produisant quelques milliards d'années plus tôt que ne le supposaient les astronomes. Les observations d'ALMA comprenaient deux galaxies - les «plus éloignées de leur genre jamais vues» - qui contenaient une révélation supplémentaire. Non seulement leur distance a battu des records astronomiques, mais des molécules d'eau ont été détectées en leur sein.
Cependant, deux galaxies ne sont pas le seul score pour ALMA. L'équipe de recherche a utilisé 26 galaxies à des longueurs d'onde d'environ trois millimètres. L’extrême sensibilité de cette technologie de pointe utilise la mesure des longueurs d’ondes lumineuses - longueurs d’ondes produites par les molécules de gaz de la galaxie et étirées par l’expansion de l’Univers. En mesurant soigneusement l '«étirement», les astronomes peuvent mesurer le temps que la lumière a mis pour nous atteindre et affiner son moment.
«La sensibilité et la large gamme de longueurs d'onde d'ALMA nous permettent de réaliser nos mesures en quelques minutes par galaxie - environ cent fois plus rapidement qu'auparavant», a déclaré Axel Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie à Bonn, Allemagne), qui a dirigé le travailler pour mesurer les distances aux galaxies. «Auparavant, une mesure comme celle-ci aurait été un processus laborieux de combinaison des données de la lumière visible et des radiotélescopes.»
Pour la plupart, les observations d'ALMA seraient suffisantes pour déterminer la distance, mais l'équipe a également inclus les données d'ALMA avec l'expérience Atacama Pathfinder (APEX) et le très grand télescope de l'ESO pour quelques galaxies sélectionnées. À l'heure actuelle, les astronomes n'utilisent qu'un petit segment des capacités d'ALMA - seulement 16 des 66 antennes massives - et se concentrent sur des galaxies plus brillantes. Lorsque l'ALMA est pleinement fonctionnel, il pourra se concentrer sur des cibles encore plus faibles. Cependant, les chercheurs n'étaient pas sur le point de rater une opportunité et ont utilisé des lentilles gravitationnelles pour aider à leurs conclusions.
«Ces belles images d'ALMA montrent les galaxies d'arrière-plan déformées en plusieurs arcs de lumière appelés anneaux d'Einstein, qui encerclent les galaxies de premier plan», a déclaré Yashar Hezaveh (Université McGill, Montréal, Canada), qui a dirigé l'étude de la lentille gravitationnelle. «Nous utilisons les quantités massives de matière noire entourant les galaxies à mi-chemin à travers l'Univers comme télescopes cosmiques pour faire apparaître des galaxies encore plus éloignées plus grandes et plus lumineuses.»
Quelle est la luminosité de la lumière? Selon le communiqué de presse, l'analyse de la distorsion a montré qu'une partie de ces galaxies lointaines formant des étoiles pouvait être aussi brillante que 40 billions de soleils ... puis agrandies jusqu'à 22 fois plus à l'aide de lentilles gravitationnelles.
"Seules quelques galaxies à lentilles gravitationnelles ont été trouvées auparavant à ces longueurs d'onde submillimétriques, mais maintenant le SPT et l'ALMA en ont découvert des dizaines." a déclaré Carlos De Breuck (ESO), membre de l'équipe. "Ce type de science était auparavant effectué principalement aux longueurs d'onde de la lumière visible avec le télescope spatial Hubble, mais nos résultats montrent que l'ALMA est un nouvel acteur très puissant dans le domaine."
«Il s'agit d'un excellent exemple d'astronomes du monde entier qui collaborent pour faire une découverte étonnante avec une installation de pointe», a déclaré le membre de l'équipe Daniel Marrone (University of Arizona, USA). «Ce n'est que le début de l'ALMA et de l'étude de ces galaxies éclatées. Notre prochaine étape est d'étudier ces objets plus en détail et de comprendre exactement comment et pourquoi ils forment des étoiles à des vitesses aussi prodigieuses. »
Ramenez les lumières de la maison, s'il vous plaît. Alors que ALMA regarde toujours plus loin dans le passé, peut-être qu'un jour nous nous rattraperons ... en regardant en arrière.
