Le centre de notre galaxie de la Voie lactée. Cliquez pour agrandir
Les astronomes étudient les «galaxies infrarouges lumineuses» à proximité pour avoir une meilleure idée de ce à quoi pourraient ressembler des galaxies extrêmement éloignées. Certaines de ces galaxies ont 1 / 50e de la taille de la Voie lactée (2000 années-lumière de diamètre), mais elles ont la même quantité de gaz. Ce gaz hermétique provoque une formation d'étoiles presque constante et alimente des trous noirs supermassifs. C'est probablement à quoi ressemblait le premier Univers.
Si vous ne pouvez pas vous rendre sur les sables pittoresques de la plage de Waikiki, vous pouvez toujours faire la meilleure chose à faire et visiter un rivage local. Les deux «points chauds» auront beaucoup de soleil.
Les astronomes utilisent une tactique touristique similaire, étudiant les galaxies extrêmes proches connues sous le nom de «galaxies infrarouges lumineuses» pour en savoir plus sur leurs homologues lointains du premier univers. L'astronome Christine Wilson (Smithsonian Astrophysical Observatory / McMaster University) et ses collègues ont trouvé des points communs surprenants entre ces galaxies extrêmes et leurs cousins mondains comme la Voie lactée.
"Ces galaxies sont inhabituelles à certains égards, mais étonnamment normales à d'autres", a déclaré Wilson. "Ils sont comme des séquoias géants - ils ont l'air spectaculaires, mais ils poussent à partir de la même saleté que votre arbuste de base."
Wilson a présenté les résultats de son équipe aujourd'hui lors d'une conférence de presse lors de la 208e réunion de l'American Astronomical Society.
Les galaxies infrarouges lumineuses et ultralumineuses sont des îlots d'étoiles et de poussière qui émettent la grande majorité (90 à 99%) de leur lumière à de longues longueurs d'onde infrarouges. Tous les exemples connus montrent des preuves d'interactions avec des galaxies et de fusions qui les stimulent. Le gaz et la poussière se brisent ensemble au centre de ces galaxies, alimentant d'énormes explosions de formation d'étoiles ou alimentant des trous noirs centraux géants.
"Toute l'action dans ces galaxies se passe dans leurs centres", a déclaré Wilson.
Des interactions similaires étaient beaucoup plus courantes dans le premier univers lorsque les galaxies étaient plus rapprochées. Les observations ont détecté de nombreux exemples de galaxies extrêmes à des distances de 8 à 10 milliards d'années-lumière. À ces grandes distances, une étude détaillée est difficile avec les instruments actuels, d’où l’intérêt des astronomes pour leurs homologues proches.
Pour enquêter sur ces «points chauds» galactiques, Wilson et ses collègues ont utilisé la matrice submillimétrique du Smithsonian. La haute résolution spatiale du réseau était cruciale pour cette étude, permettant à l'équipe de sonder les centres galactiques où se déroule la majeure partie de la formation des étoiles.
"Certaines de ces galaxies ont autant de gaz que la Voie Lactée entassée dans une région de seulement 2000 années-lumière de diamètre - un cinquantième (1/50) de la taille de notre Galaxie", a expliqué Wilson.
Environ les trois quarts du temps, ce gaz alimente des éclats de formation d'étoiles. Dans d'autres cas, le gaz alimente un trou noir géant. De toute façon, beaucoup d'énergie est pompée dans l'infrarouge.
Wilson et ses collègues ont déterminé les quantités totales de gaz et de poussière dans chacune des cinq galaxies les plus lumineuses qu'ils ont étudiées. Ils ont divisé les deux nombres pour calculer le rapport gaz / poussière.
Les galaxies comme la Voie lactée contiennent généralement environ 100 fois plus de gaz que la poussière. Étonnamment, les galaxies infrarouges extrêmes ont montré des valeurs similaires.
"Compte tenu de leur environnement inhabituel, je ne suis pas sûr que je me serais attendu à voir un rapport gaz / poussière normal", a déclaré Wilson. "Le fait que nous voyons une valeur normale suggère non seulement que nos calculs de masse sont corrects, mais aussi que ces galaxies sont plus semblables aux nôtres que nous aurions pu le deviner."
Les galaxies infrarouges lumineuses montrent également des différences intéressantes par rapport à leurs cousines du premier univers. Par exemple, les galaxies éloignées sont généralement 10 fois plus brillantes en émissions moléculaires, ce qui indique qu'elles contiennent plus de gaz. Ce gaz a également tendance à se déplacer plus rapidement, ce qui prouve que les galaxies sont plus massives. Plus intéressant encore, les galaxies extrêmes éloignées semblent être de plus grande taille, ce qui suggère que la densité de gaz peut en fait être plus faible dans ces galaxies éloignées malgré leur plus grande quantité totale de gaz.
Les travaux futurs de Wilson et de son équipe se concentreront sur la détermination de l'évolution des propriétés des galaxies au fur et à mesure que les interactions et les fusions progressent.
Basé à Cambridge, dans le Massachusetts, le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) est une collaboration conjointe entre le Smithsonian Astrophysical Observatory et le Harvard College Observatory. Les scientifiques du CfA, organisés en six divisions de recherche, étudient l'origine, l'évolution et le destin ultime de l'univers.
Source d'origine: Communiqué de presse de la CfA
