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Du nouveau sur la formation des galaxies de notre Univers

ActualitéClassé sous :Astronomie , Galaxie , Hubble

Une équipe franco-italienne vient de mettre en évidence la forte influence de l'environnement sur l'évolution de la distribution spatiale des différentes populations galactiques dans l'Univers. Grâce aux performances de l'instrument VIMOS, installé au foyer d'un des très grands télescopes de l'Observatoire Européen Austral (ESO), l'équipe du VVDS a établi pour la première fois la cartographie de régions très lointaines de l'Univers et a trouvé que la répartition géographique des deux grandes familles de galaxies - les spirales et les elliptiques - a considérablement évoluée au cours du temps en lien direct avec le nombre de galaxies dans leur voisinage. Cette découverte très inattendue va conduire les théoriciens à ajuster leurs modèles.

Cartographie 3D de la distribution des galaxies dans une tranche d'Univers il y a 7 milliards d'années, reconstruite à partir des galaxies observées par le VVDS: les zones plus claires représentant les régions de l'Univers les plus denses en galaxies. Cur

En découvrant que les deux plus grandes catégories de galaxies n'étaient pas distribuées au hasard dans l'Univers, Hubble a ouvert la voie de l'une des grandes disciplines de la cosmologie moderne : l'étude de la structure à grande échelle du cosmos. Cette découverte a en effet conduit les astronomes à s'interroger sur les causes physiques de cette répartition et à tenter d'apporter des éléments de réponse à l'aide de la théorie et de l'observation d'échantillons toujours plus larges et complets de galaxies.

Depuis le début de la cosmologie moderne on sait donc que, dans l'univers local, c'est-à-dire aujourd'hui, les elliptiques, objets vieux et très lumineux, sont principalement concentrées dans des régions très denses en galaxies alors que les spirales, beaucoup plus jeunes et de faible luminosité se concentrent dans les régions les moins denses. Cette ségrégation est-elle restée identique depuis l'origine ? Etait-elle programmée depuis la naissance de l'Univers tel un code génétique, ou est-ce le résultat des interactions des galaxies avec l'environnement externe ? Le débat concerne la lutte entre « l'inné » et « l'acquis ». Ces questions fondamentales ne peuvent trouver de réponses qu'en analysant la lumière qui nous parvient après un voyage de plusieurs milliards d'années à une vitesse de 300 000 kilomètres par seconde. Observer des objets lointains revient à observer dans le passé et en mesurant la distance qui nous sépare de ces objets on peut savoir à quel âge de l'Univers correspond l'image qui nous parvient. Il est alors nécessaire d'observer plusieurs dizaines de milliers de galaxies difficilement observables pour dessiner une véritable carte des régions distantes de notre Univers et comprendre les moeurs et coutumes des galaxies qui habitaient l'Univers alors qu'il n'avait qu'une fraction de son âge actuel.

Tels des géographes mesurant la distance d'inaccessibles contrées, et grâce à la précision de l'instrument VIMOS, l'équipe scientifique du grand sondage VVDS (VIMOS VLT Deep Survey) a réussi à relever le défi. Pour la première fois, après 3 ans d'observations intensives, ils ont réussi à construire un atlas en 3 dimensions des régions lointaines de l'Univers remontant jusqu'à 9 milliards d'années (soit plus de la moitié de l'age de l'Univers). Ils offrent à la communauté scientifique une véritable cartographie de l'Univers lointain, alors que jusqu'à présent seulement des simulations prédisaient la structure de l'Univers à ces époques. Cela permet de conduire un véritable recensement de population, en comptabilisant les galaxies en fonction de leur origine sociale: elliptiques ou spirales, et en mesurant les flux de migration entre les régions très peuplées et les régions « rurales ».

Le résultat est plutôt inattendu et n'était pas prévu par les différents modèles théoriques de formation de galaxies. Il apparaît qu'à cette période, les galaxies elliptiques et les galaxies spirales peuplaient en égale proportion toutes les régions de l'Univers, qu'elles soient denses ou non. L'Univers local, tel que nous le voyons aujourd'hui avec les galaxies elliptiques préférentiellement dans les régions denses et les galaxies spirales dans les régions sous-denses, n'est donc visiblement pas le fruit d'une évolution « programmée », on aurait alors trouvé la même ségrégation, mais plutôt le produit de phénomènes physiques s'appliquant sur toute ou partie de la durée de l'évolution. Aucun « exode rural » massif de galaxies n'étant observé entre les différentes régions, il est donc plus probable que les galaxies spirales se trouvant à l'origine dans les régions à forte concentration se soient transformées en galaxies elliptiques très massives suite à des collisions avec d'autres galaxies. Parallèlement, la nature a mis en place un mécanisme efficace de contrôle de natalité : au cours du temps, le taux de natalité des nouvelles petites galaxies spirales a fortement diminué dans les régions déjà surpeuplées, tout en restant pratiquement inchangé dans les régions rurales.

Ainsi, grâce aux travaux de recherche de cette équipe européenne nous avons aujourd'hui une première information fiable sur les conditions initiales et les mécanismes physiques qui ont conspirés pour produire l'image de l'Univers tel que nous le voyons actuellement. D'autres découvertes surprenantes sont attendues à partir du sondage VVDS, qui continue à accumuler des observations.

Les résultats sont publiés dans la revue Astronomy and Astrophysics (O. Cucciati et al., "The VIMOS VLT Deep Survey: the build-up of the colour-density relation ").

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