Impression d'artiste de ce à quoi ressemblerait MAMBO-9 dans le visible. La galaxie est très poussiéreuse et n'avait pas encore construit la plupart de ses étoiles au moment où Alma l'observe il y a plus de 13 milliards d'années. © NRAO, AUI, NSF, B. Saxton
Sciences

Alma observe sa plus vieille galaxie poussiéreuse connue à ce jour

ActualitéClassé sous :ALMA , Mambo-9 , Galaxie

Mambo-9 fait partie de ces galaxies observées moins d'un milliard d'années après le Big Bang et qui forment fiévreusement des étoiles, lesquelles éjectent d'importantes quantités de poussières. Le radiotélescope Alma vient de former son image sans l'aide d'une lentille gravitationnelle, ce qui en fait la galaxie la plus lointaine de ce type observée de cette façon.

Le prix Nobel de physique James Peebles a été un des pionniers de la théorie de la formation des galaxies. Mais toute théorie se nourrit d'observations et doit sans cesse être soumise à des tests pour tenter de la réfuter afin de devenir une théorie scientifique, comme nous l'a appris le philosophe des sciences Karl Popper. Encore faut-il avoir des moyens de faire des observations. Lorsqu'il s'agit de comprendre la formation et l'évolution primitives des galaxies, des instruments de plus en plus performants sont nécessaires pour remonter loin dans le passé.

On attend beaucoup de la mise en service du successeur de Hubble, le télescope spatiale James-Webb. Il devrait permettre de révéler de jeunes galaxies alors que le cosmos observable avait quelques centaines de millions d'années, et que ces galaxies devaient être alimentées en matière par des courants froids.

En attendant ce jour prochain, les cosmologistes et les astrophysiciens peuvent compter sur les données fournies par le réseau d'antennes de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma). Il forme un radiotélescope géant installé dans le désert d'Atacama dans le nord du Chili, observant dans le domaine des ondes millimétriques. Comme les astrophysiciens l'expliquent dans un article disponible en accès libre sur arXiv, Alma a permis de former une image d'une galaxie très massive et surtout très poussiéreuse, et la plus éloignée sans avoir bénéficié de l'effet grossissant d'une lentille gravitationnelle.

Une présentation d'Alma. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © European Southern Observatory (ESO)

La galaxie en question est vue telle qu'elle était seulement 970 millions d'années après le Big Bang. Dans les catalogues des chercheurs elle est connue sous la dénomination de MM J100026.36+021527.9 depuis une décennie. Mais comme elle a été détectée à l'aide du Max-Planck Millimeter BOlometer (Mambo) qui a équipé le radiotélescope de Pico Veleta (un instrument d'observation submillimétrique de 30 mètres conçu par l'Iram et situé au sud de l'Espagne, dans la Sierra Nevada), les cosmologistes en parlent entre eux sous le nom de Mambo-9.

Des galaxies poussiéreuses qui défient les cosmologistes

Cette galaxie est difficile à observer non seulement en raison de sa distance - qui la rend faiblement lumineuse - et du décalage spectral vers le rouge produit par l'expansion de l'Univers observable, mais aussi parce que sa lumière est en partie absorbée par la poussière issue de la fantastique activité de formation d'étoile qui s'y produisait alors. On estime en effet que le taux de formation stellaire était de plusieurs milliers d'étoiles par an, chiffre à comparer à celui actuellement déterminé dans la Voie lactée qui est de l'ordre de trois étoiles chaque année.

On connaît d'autres galaxies de ce genre observées au début de l'histoire du cosmos. Leur existence a surpris les cosmologistes qui ne s'attendaient pas à trouver, si tôt dans l'univers après le Big Bang, ces grandes galaxies poussiéreuses témoignant d'une évolution chimique avancée, puisque ces poussières sont au moins carbonées. La nucléosynthèse stellaire devait donc déjà avoir produit beaucoup d'éléments lourds et c'est une surprise.

Dans le cas de Mambo-9, Alma a permis de déterminer qu'elle était effectivement vue par les instruments de l'humanité à une grande distance dans le temps et l'espace. On ne disposait pas d'une mesure précise avant la mise en service d'Alma. Le radiotélescope a aussi révélé une bonne estimation de la masse contenue sous forme de gaz et de poussières dans la galaxie. Elle est gigantesque, à savoir environ 10 fois la masse présente sous forme d'étoiles dans la Voie lactée.

Une image radio en fausses couleurs de la galaxie poussiéreuse en formation d'étoiles appelée Mambo-9 qui se compose de deux galaxies en train de fusionner. © Alma (ESO-NAOJ-NRAO), C.M. Casey et al. ; NRAO-AUI-NSF, B. Saxton

Techniquement, Mambo-9 est un exemple de ce qui est connu sous les noms de submillimeter galaxies (SMG), (ultra)luminous infrared galaxies (LIRG or ULIRG) ou encore dusty, star-forming galaxies (DSFG), c'est-à-dire dans ce cas des galaxies poussiéreuses formant des étoiles. Elles sont très lumineuses dans l'infrarouge. On soupçonnait leur existence depuis les observations de COBE (Cosmic Background Explorer) qui avait révélé un fond cosmique infrarouge diffus, dont on ne pouvait rendre compte uniquement avec les émissions à ces longueurs d'onde des galaxies observées dans le visible à ce moment-là. 

Cette existence a été confirmée il y a des années mais force est de constater que les  DSFG restent problématiques, car la plupart des simulations cosmologiques ne peuvent pas reproduire le grand nombre de DSFG que nous observons aujourd'hui, et encore moins expliquer comment elles se forment en premier lieu.

  • Les Dusty, star-forming galaxies (DSFG) sont des galaxies massives poussiéreuses formant des étoiles à un rythme effréné et très lumineuses dans l'infrarouge.
  • Elles existaient en grandes quantités moins d'un milliard d'années après le Big Bang et elles sont en partie responsables du fond cosmique infrarouge diffus détecté par le satellite COBE dans les années 1990.
  • On a du mal à rendre compte de leur existence précoce en cosmologie, leur étude peut se faire avec des instruments comme le radiotélescope Alma et le futur télescope James-Webb.
  • Alma vient d'observer la plus lointaine connue sans utiliser un effet de lentille gravitationnelle : Mambo-9.
Cela vous intéressera aussi
Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour. Toutes nos lettres d’information

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !