• Lentille Gravitationnelle

Pourquoi y a-t-il une galaxie normale assise au bord de l'Univers ?

• 2024

Aidés par un tour de gravité, les astronomes ont trouvé une galaxie normale. Grosse affaire, non ? Le truc, c'est où ils l'ont trouvé ne pas normal : la lumière que nous en voyons a quitté la galaxie il y a 12,4 milliards d'années , ce qui signifie que nous le voyons tel qu'il était lorsque l'Univers lui-même n'avait que 1,4 milliard d'années !

C'est ce qui rend ça si bizarre . Une galaxie normale n'a pas à être là quand le cosmos était si jeune. Mais pourtant, il est là.

La galaxie s'appelle SPT-S J041839-4751.9 (appelons-la SPT0418 en abrégé) et a été découverte dans une étude du ciel utilisant le télescope du pôle Sud , qui regarde la lumière dans les longueurs d'onde millimétriques, bien au-delà de ce que nos yeux peuvent voir. La galaxie a été signalée comme intéressante à l'époque, car elle semblait poussiéreuse et produisait de nouvelles étoiles.

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Les observations de suivi ont été faites à l'aide d'ALMA , l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, qui est beaucoup plus puissant et a une vue beaucoup plus fine, pour ainsi dire. Ce qu'ils ont vu est l'une des premières choses étranges à propos de cette galaxie normale.

L'image ALMA de la galaxie très lointaine SPT0418, déformée en un anneau en raison de la gravité d'une galaxie intermédiaire. Crédit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Rizzo et al.

Normal, hein ? Cela me semble assez particulier : c'est une bague ! Sauf que c'est une sorte de mirage. Par coïncidence, presque exactement sur une ligne entre nous et SPT0418 se trouve une autre galaxie, située à environ 3 milliards d'années-lumière de nous. Alors que la lumière de SPT0418 passait par cette galaxie plus proche sur son chemin vers nous, sa trajectoire a été infléchie par la gravité de la galaxie intermédiaire. Nous appelons une telle bête une lentille gravitationnelle , et beaucoup sont connus . Ils déforment la forme de la galaxie la plus éloignée, parfois en plusieurs taches ou arcs.

Contrairement à la nôtre, cependant, cette galaxie est particulièrement féconde. Il fabrique des étoiles au rythme de 350 fois la masse du Soleil par an ! C'est un parcelle , autant que deux cents fois la vitesse à laquelle la Voie lactée fait des étoiles. SPT0418 est ce que nous appelons à juste titre un galaxie d'étoiles .

Mais c'est pour ça que c'est si bizarre. Des études théoriques sur la façon dont les galaxies se forment et évoluent au fil du temps indiquent que de telles galaxies en étoile devraient avoir un aspect assez chaotique, mâchées par la turbulence créée lorsque les étoiles sont lancées à ce rythme. Les étoiles massives soufflent des vents puissants, les supernovae explosent comme des flashes, et toute cette énergie libérée devrait remuer le gaz dans la galaxie, la rendant de forme irrégulière (de plus, au début de l'ère de l'Univers, il n'y avait tout simplement pas eu beaucoup de temps pour s'organiser). La plupart des galaxies lointaines que nous voyons sont en effet blobby. Le fait que cette galaxie ait un disque qui semble être assez calme et stable est bizarre.

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Oeuvre représentant la galaxie de Wolfe, une galaxie à disque massif similaire à la Voie lactée qui était déjà bien formée lorsque l'Univers avait 1,5 milliard d'années. Crédit: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Fait intéressant, il n'est pas seul. Plus tôt en 2020, les astronomes ont annoncé avoir trouvé une galaxie à disque à peu près à la même distance, appelée la galaxie de Wolfe. Comme celui-ci, on ne comprend pas comment il peut exister. De toute évidence, les modèles théoriques sont erronés, ou du moins (et plus probablement) incomplets. De toute évidence, il y a plus à apprendre sur les galaxies qui existent au bord de l'Univers observable.

Comme je l'ai mentionné, observer des galaxies comme celle-ci si loin est presque impossible sans lentille gravitationnelle, qui est aléatoire et peu espacée dans le ciel. Cela signifie qu'il est difficile de regarder si loin et de voir ce qui se passe, nous devons donc nous fier à notre théorie. Mais ensuite, nous construisons des télescopes toujours meilleurs comme ALMA et découvrons que les choses sont différentes de ce à quoi nous nous attendions. Cela arrive assez souvent. Donc trouver une galaxie étrangement normale dans un endroit normalement étrange est, étrangement, étrangement normal !

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