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« Baby-boom » cosmique : importante population de galaxies découverte

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Dans une communication à la revue Nature publiée le 22 Septembre 2005, une équipe franco-italienne d'astronomes annonce la découverte inattendue d'une abondante « population » de galaxies très lointaines observée 1,5 à 4 milliards d'années après le Big Bang. Ce dernier recensement de population de l'Univers indique que les galaxies à cette époque sont 2 à 6 fois plus nombreuses et forment 2 à 3 fois plus d'étoiles que ce qui avait été observé auparavant.

Image composite dans les bandes bleue, verte et rouge dans le champ VVDS de la constellation de la Baleine. Tout comme trouver une aiguille dans une botte de foin, identifier les galaxies très distantes au travers de l'immensité de l'espace en avant plan

Cette découverte, rendue possible grâce aux performances de l'instrument VIMOS installé au foyer d'un des très grands télescopes de l'Observatoire Européen Austral (ESO), va donc impliquer une révision profonde du scénario de formation des galaxies.

Un des objectifs principaux de la cosmologie est de retracer l'histoire des galaxies, depuis leur formation dès les premiers instants de la vie de l'Univers jusqu'à leur état actuel, et de comparer les observations aux modèles d'évolution. Ces recherches ont pour but de comprendre comment s'est organisée la matière dans l'Univers et de déterminer les grands phénomènes qui conditionnent son évolution. Une équipe de chercheurs français et italiens co-dirigée par Olivier Le Fèvre, directeur du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM, CNRS et Université de Provence) en France, et par Gianpaolo Vettolani (INAF-IRA, Bologne) en Italie, participe avec succès à cette passionnante quête de la connaissance en alliant recherche fondamentale et conception d'instruments d'observation. Du savoir faire unique en conception instrumentale de cette équipe est né VIMOS (Visible Multi-Object Spectrograph), un spectrographe réalisé par un consortium franco-italien piloté par le LAM et financé par l'ESO, le CNRS (INSU) et la région Provence-Alpes-Côte d'Azur en France, et par le CNR, l'INAF et le ministère de l'éducation en Italie.

En sélectionnant un échantillon de plus de 8000 galaxies seulement d'après leur luminosité dans la lumière rouge, le sondage VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) a découvert près de 1000 galaxies à formation stellaire très importante à une époque entre 1,5 et 4 milliards d'années après le Big Bang.

La grande surprise a été de trouver deux à 6 fois plus de galaxies que celles qui avaient été observées jusqu'à présent par d'autres groupes. Ces galaxies avaient apparemment échappé aux observations conduites avant que VIMOS ne permette le sondage VVDS, du fait d'une sélection beaucoup plus restrictive imposée par des spectrographes moins efficaces. Cette découverte implique que les galaxies formaient bien plus d'étoiles tôt dans la vie de l'Univers que ne le laissaient supposer les observations précédentes. Les résultats sont présentés le 22 Septembre 2005 dans la revue internationale Nature (Le Fèvre et al., « A large population of galaxies 9 to 12 billion years back in the life of the universe »). Ces observations vont nécessiter une révision profonde des théories de formation et d'évolution des galaxies.

Avec VIMOS les astronomes peuvent mesurer les distances et les propriétés d'un millier de galaxies très lointaines en une seule observation, et donc de compléter en quelques heures d'observation ce qui aurait nécessité plusieurs mois il y a quelques années. Avec une efficacité jusqu'à dix fois supérieure à ses concurrents, cet instrument permet pour la première fois d'effectuer un recensement complet et non biaisé de l'Univers distant. Des mesures quantitatives et précises de l'évolution des galaxies peuvent être faites en remontant le temps cosmique jusqu'à une époque ou l'Univers n'avait qu'une fraction de son âge actuel, il y a 10 à 12 milliards d'années, soit entre 1,5 et 2 milliards d'années après le Big Bang.

Depuis son installation début 2002 sur l'un des télescopes de 8 mètres de l'ESO, VIMOS a recueilli des données sur 45 000 galaxies lointaines dans le cadre du sondage VVDS (VIMOS VLT Deep Survey). L'analyse de ces données a déjà offert son lot de découvertes d'importance publiées par ailleurs dans la revue Européenne Astronomy and Astrophysics.

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