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Deux galaxies lointaines passées à la loupe

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L'équipe "Galaxies" du Laboratoire d'astrophysique (CNRS - Université de Toulouse 3) de l'Observatoire Midi-Pyrénées vient de franchir un pas important en obtenant des données multi-longueurs d'onde sur deux galaxies lointaines «S2 et A2» (z ~ 1.9) dix fois moins lumineuses que celles étudiées jusqu'à présent. C'est la première fois que des observations d'une telle qualité sont obtenues pour des galaxies aussi faibles et distantes. Elles ont permis de déterminer, avec une précision jamais atteinte jusqu'alors, leurs propriétés physiques à un moment où l'Univers n'est âgé que de quelques milliards d'années. Ces résultats apportent un éclairage nouveau sur l'Univers « jeune » et permettent de mieux comprendre comment les galaxies se forment et évoluent dans le temps.

Crédit : http://www.infoscience.fr

Ces observations ont pu être réalisées grâce au phénomène de "télescope gravitationnel" dans lequel un amas de galaxies, dénommé AC 114, se comporte comme une loupe pour les galaxies d'arrière-plan. A partir des spectres ultra - violets et visibles (dans le référentiel de l'objet) obtenus avec les spectrographes, respectivement FORS1 et ISAAC, du Very Large Telescope (ESO) situé sur le Mont Paranal au Chili, cette équipe a déterminé très précisément les propriétés physiques de ces très jeunes galaxies, telles que leur taux de formation d'étoiles, leur métallicité et leur masse, en utilisant les mêmes indicateurs que pour des galaxies dans l'Univers local. C'est la première fois que cette technique a pu être appliquée à des galaxies aussi faibles et distantes.

Bien que ces deux galaxies soient très proches l'une de l'autre dans l'espace, leurs propriétés physiques se révèlent très différentes. Par exemple, S2 est très pauvre en éléments lourds alors que A2 présente un niveau d'enrichissement chimique comparable aux galaxies spirales les plus massives de l'Univers proche. Cette différence de composition chimique implique des différences notoires dans le processus d'évolution de ces deux galaxies. A2 a déjà subi plusieurs épisodes importants de formation d'étoiles alors que S2 semble beaucoup plus jeune. Grâce à l'amplification gravitationnelle et la très bonne qualité des données, il a été possible de déterminer, pour la première fois dans une galaxie aussi faible et lointaine, le gradient de vitesse de la galaxie S2. Ces travaux permettent de déterminer précisément la masse de la galaxie, qui est dix fois moins importante que celle de notre propre Galaxie. Cette donnée est fondamentale pour comprendre les processus de formation des galaxies.

Ces résultats soulignent l'importance d'une approche multi-longueurs d'onde dans l'étude de l'évolution des propriétés des galaxies. De telles études pionnières constituent une étape indispensable à la préparation de projets d'observation de grande envergure sur les grands télescopes, comme le « VIRMOS/VLT Deep Survey » et le projet COSMOS/EMIR sur le Grantecan, télescope de 10 mètres qui vient d'être construit sur les Îles Canaries. Un des objectifs principaux de ces projets est en effet d'accéder aux propriétés physiques de quelques milliers de galaxies très lointaines.

Ce projet a pu être mené grâce au soutien financier du CNRS, à travers le programme de coopération franco-chilien « ECOS-Sud » (ECOS/CONICYT CU00U05), et du Conseil Régional de La Martinique, à travers le financement d'une allocation de recherche.

Notes :

Z communément appelé « décalage vers le rouge », mesure la distance d'une galaxie par rapport à la Terre. Plus le décalage vers le rouge est élevé, plus la galaxie est lointaine. Un décalage vers le rouge de l'ordre de 2 correspond à un moment où l'univers n'est âgé que de quelques milliards d'années, en supposant que l'âge de l'univers est de 15 milliards d'années. Le décalage vers le rouge des objets très lointains est un effet optique relié à l'expansion de l'univers. Pendant que la lumière de ces galaxies, situées aux confins de l'univers, effectuait un long voyage jusqu'à nos télescopes, l'univers a eu le temps d'augmenter considérablement son volume. Ceci a pour effet d'allonger la longueur d'onde de la lumière et de la faire paraître plus rouge.

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