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En vidéo : Himiko, un mystérieux globule géant dans l'espace

ActualitéClassé sous :Astronomie , himiko , Subaru

Alors que les instruments Herschel et Planck seront bientôt lancés, les télescopes terrestres ne sont pas en reste. Une équipe d'astronomes a découvert un mystérieux objet aussi étendu qu'une grande galaxie mais qui existait déjà alors que l'Univers n'était âgé que de 800 millions d'années.

Image de Himiko dans la constellation de la Baleine en fausses couleurs fournies par le télescope Subaru. En bas à droite, la barre blanche indique une taille de 10.000 années-lumière. Crédit : Masami Ouchi et al.

Les données fournies par la mission WMap sur le rayonnement de fond diffus ont permis de déterminer très précisément l'âge de l'Univers observable, l'évaluant à 13,7 milliards d'années. Ces mêmes données permettent aussi d'estimer au bout de combien de temps les premières étoiles sont apparues et ont commencé à réioniser l'Univers, devenu neutre après la formation des premiers atomes d'hydrogène et d'hélium, environ 380.000 ans après le « début » de l'Univers observable. Le processus de réionisation a commencé au bout de quelques centaines de millions d'années seulement et il était sur le point de se terminer à l'époque où un groupe international d'astronomes observe maintenant un étrange globule, s'étendant sur environ 55.000 années-lumière et émettant une raie particulière de l'hydrogène, la raie Lyman-alpha.

Il s'agit de la raie d'émission produite par la capture d'un électron par un proton, conduisant à la formation d'un atome d'hydrogène. Le rayonnement est émis dans le domaine de l'ultraviolet et ne peut être observé sur Terre puisqu'il est absorbé par l'atmosphère. Mais le décalage spectral de ce globule, baptisé Himiko, du nom d'une mythique reine chamane japonaise, est tel, puisque il a été émis quand l'histoire du cosmos n'avait que 800 millions d'années, que ce rayonnement UV nous parvient aujourd'hui dans le domaine infrarouge. On peut donc l'observer sur Terre avec des télescopes doués d'optique adaptative, comme Keck et Subaru à Hawaï.

En haut, l'image de Himiko fournie par Keck avec les dimensions du champ visuel en secondes d'arc et en bas son spectre fourni par l'instrument Deimos équipant le Keck. La raies Lyman Alpha associée à Himiko se trouve vers une longueur d'onde d'environ 9220 angström dans la courbe donnant le flux de lumière en fonction de la longueur d'onde. En réalité, l'objet étant situé à 12,9 milliards d'années-lumière, son spectre est décalé vers le rouge. Crédit : Masami Ouchi et al.

Le télescope japonais Subaru avait déjà permis aux astronomes de détecter des globules de ce type, dont certains dépassent les 400.000 années-lumière. Ces Lyman-alpha blob (LAB) n'étaient jusqu'à présent observés qu'à des périodes où l'Univers était déjà âgé de 2 à 3 milliards d'années, et c'est bien cela qui rend perplexes les astrophysiciens quant à l'interprétation de Himiko.

En effet, du point de vue des modèles classiques de formation des grandes structures basés sur la matière noire froide, un objet aussi grand (presque la moitié de la taille de la Voie lactée) et apparu si tôt dans l'histoire du cosmos est un véritable défi pour ces modèles. En principe, doivent apparaître d'abord de petites structures, en l'occurrence des galaxies naines, qui fusionneront ensuite, en quelques milliards d'années, pour donner des grandes galaxies comme Andromède. Il ne s'agit peut-être pas d'une véritable difficulté pour la théorie de la matière noire froide car on a vu récemment de nouvelles simulations, basées sur des courants de gaz froid, qui semblent bel et bien en mesure de produire de grandes galaxies assez tôt dans l'histoire de l'Univers.


Une vidéo de l'Institution Carnegie sur l'histoire de la découverte de Himiko par son auteur principal Masami Ouchi.

Il n'en reste pas moins que la nature exacte de ce LAB est un mystère. S'agit-il d'une des premières galaxies accrétant massivement de grandes quantités de gaz, d'une collision entre deux jeunes galaxies ou déjà d'une grande galaxie contenant 40 milliards de soleils ? Nul ne le sait encore et il pourrait tout aussi bien s'agir d'une grande masse de gaz ionisé par l'un des premiers quasars ou de vents de gaz ionisés particulièrement puissants émanant d'une zone dont le taux de formation d'étoile est exceptionnel.

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