Capturez le début de la rotation des galaxies dans l’univers primitif

Au fur et à mesure que les télescopes sont devenus plus avancés et plus puissants, les astronomes ont pu découvrir de plus en plus de galaxies lointaines. Ce sont quelques-unes des plus anciennes galaxies qui se sont formées dans notre univers et qui ont commencé à s’éloigner de nous à mesure que l’univers s’étendait. En fait, plus la distance est grande, plus la galaxie s’éloigne rapidement de nous. Fait intéressant, nous pouvons estimer à quelle vitesse la galaxie se déplaçait, et donc, quand elle s’est formée en fonction de l’apparition de son émission « redshift ». Ceci est similaire à un phénomène appelé effet Doppler, dans lequel les objets s’éloignant de l’observateur émettent de la lumière qui semble se déplacer vers des longueurs d’onde plus longues (d’où le terme «décalage vers le rouge») vers l’observateur.

Le télescope Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situé au milieu du désert d’Atacama au Chili, est particulièrement adapté à l’observation de tels décalages vers le rouge dans les émissions galactiques. Récemment, une équipe de chercheurs internationaux comprenant le professeur Akio Inoue et l’étudiant diplômé Tsuyoshi Tokuoka de l’Université Waseda, au Japon. Takuya Hashimoto de l’Université de Tsukuba, Japon. le professeur Richard S. Ellis de l’University College de Londres ; Le Dr Nicolas Laporte, chercheur à l’Université de Cambridge, au Royaume-Uni, a observé un décalage vers le rouge des émissions galaxie lointaine, MACS1149-JD1 (ci-après JD1), ce qui les a amenés à des conclusions intéressantes. « En plus de découvrir un décalage vers le rouge élevé, c’est-à-dire des galaxies très éloignées, l’étude de leur mouvement interne du gaz et des étoiles donne une impulsion pour comprendre le processus de formation des galaxies dans l’univers le plus proche possible », explique Ellis. Les résultats de leur étude ont été publiés dans Lettres du journal astrophysique.

La formation de la galaxie commence par l’accumulation de gaz et se poursuit par la formation d’étoiles à partir de ce gaz. Au fil du temps, la formation d’étoiles progresse du centre vers l’extérieur, un disque de galaxie Elle évolue, et la galaxie acquiert une certaine forme. Au fur et à mesure que les étoiles se forment, de nouvelles étoiles se forment dans le disque en rotation tandis que les étoiles plus anciennes restent dans la partie centrale. En étudiant l’âge des objets stellaires et le mouvement des étoiles et des gaz dans la galaxie, il est possible de déterminer le stade d’évolution atteint par la galaxie.

Après avoir effectué une série d’observations sur une période de deux mois, les astronomes ont mesuré avec succès de petites différences de « décalage vers le rouge » d’un site à l’autre dans la galaxie et ont découvert que JD1 répondait au critère d’une galaxie dominée par le spin. Ensuite, ils ont modélisé la galaxie comme un disque en rotation et ont découvert qu’il reproduisait bien les observations. La vitesse de rotation calculée était d’environ 50 kilomètres par seconde, ce qui a été comparé à la vitesse de rotation du disque de la Voie lactée de 220 kilomètres par seconde. L’équipe a également mesuré le diamètre de JD1 à seulement 3 000 années-lumière, ce qui est beaucoup plus petit que le diamètre de la Voie lactée à 100 000 années-lumière.

L’importance de leurs découvertes est que JD1 est beaucoup plus éloigné et est donc la première source trouvée à ce jour qui contient un disque rotatif de gaz et d’étoiles. Combiné avec des mesures similaires des systèmes les plus proches dans la littérature de recherche, cela a permis à l’équipe de déterminer l’évolution progressive des galaxies en rotation sur plus de 95% de notre histoire cosmique.

De plus, la masse est estimée à partir de Vitesse rotationnelle de la galaxie correspondait à la masse stellaire précédemment estimée à partir de la signature spectrale de la galaxie, et provient principalement de celle des étoiles « matures » qui se sont formées il y a environ 300 millions d’années. « Cela montre que les amas d’étoiles de JD1 se sont formés à une époque antérieure de l’ère cosmique », déclare Hashimoto.

« La vitesse de rotation de JD1 est beaucoup plus lente que celle des galaxies des époques ultérieures et la nôtre, et il est probable que JD1 soit dans une phase initiale de développement du mouvement de rotation », explique Inoue. Avec le télescope spatial James Webb récemment lancé, les astronomes prévoient désormais de localiser des étoiles jeunes et plus âgées dans la galaxie pour vérifier et mettre à jour le scénario de formation de la galaxie.

De nouvelles découvertes sont certainement à l’horizon.