«  Time Machine  » révèle des structures cachées dans les premières galaxies de l’univers

Les astronomes ont transformé le grand réseau de millimètres / submillimétriques (ALMA) en une machine à remonter le temps pour remettre en place en temps cosmique à 1 milliard d’années après le Big Bang.

Cela a révélé des structures précédemment cachées dans les premières galaxies de l’univers, ce qui pourrait nous aider à comprendre comment le cosmos moderne, y compris notre galaxie, la Voie lactée, a pris forme.

Les données ont été collectées dans le cadre de la Cristal Survey ((CII) résolu ISM dans des galaxies de formation d’étoiles avec Alma), qui a zoomé sur 39 galaxies typiques de formation d’étoiles dans l’univers de 13,8 milliards d’univers. Alma avait une assistance infrarouge du télescope spatial James Webb (JWST) et Hubble. Les galaxies cibles ont été sélectionnées pour représenter la principale population des galaxies peu de temps après le Big Bang.

« Grâce à la sensibilité et à la résolution uniques d’Alma, nous pouvons résoudre la structure interne de ces premières galaxies d’une manière jamais possible auparavant », a déclaré le chercheur principal de Cristal, Rodrigo Herrera-Camus, dans un communiqué. « Cristal nous montre comment les premiers disques galactiques se sont formés, comment les étoiles ont émergé dans des touffes géantes et comment le gaz a façonné les galaxies que nous voyons aujourd’hui. »

Comment les structures anciennes ont été révélées par Cristal

Les résultats de Cristal ont été possibles grâce à la sensibilité d’ALMA, composée de 66 antennes radio dans la région du désert d’Atacama dans le nord du Chili, à une émission spécifique d’atomes de carbone ionisés dans le gaz interstellaire froid. C’est ce qu’on appelle l’émission de ligne (CII), et elle agit comme un traceur de gaz froid et de poussière.

Ainsi, l’équipe Cristal a pu créer une carte complexe et détaillée du gaz interstellaire, la matière nébuleuse entre les étoiles, dans les galaxies.

L’une des choses clés que cette carte cosmique a révélées étaient les stars naiss dans de vastes touffes, chacune s’étire pendant plusieurs milliers d’années-lumière. De plus, dans de nombreuses galaxies Cristal, l’émission (CII) a été considérée comme s’étendant bien au-delà de la population d’étoiles de ces galaxies.

Cela indique la présence de gaz plus froid qui pourrait continuer à former plus d’étoiles ou pourrait être chassé de ces galaxies par les puissants vents stellaires d’étoiles infantiles. Cela fait allusion à la façon dont les régions de formation d’étoiles se rassemblent et évoluent.

Plusieurs des galaxies vues par Cristal semblaient tourner, ce qui indique comment ils pourraient éventuellement s’aplatir dans des structures de type disque. On pense que ces galaxies en forme de disque sont les ancêtres des galaxies en spirale comme la Voie lactée.

« Ce qui est excitant à Cristal, c’est que nous voyons les premières galaxies non seulement comme des points de lumière, mais comme des écosystèmes complexes », a déclaré Loreto Barcos-Muñoz, membre de l’équipe et scientifique national de l’observatoire de la radio-astronomie (NRAO), Loreto Barcos-Muñoz. « Ce projet montre comment Alma peut résoudre la structure interne des galaxies même dans l’univers lointain – révélant comment ils évoluent, interagissent et forment des étoiles. »

Deux galaxies Cristal sont de vrais joyaux

Aussi étonnants et scientifiquement importants que soient ces 37 galaxies, deux semblent être quelque chose de vraiment spécial.

Une galaxie qui s’est vraiment démarquée de ces observations d’Alma était Cristal-13 qui est enveloppée de vastes nuages ​​de poussière massifs qui bloquent la lumière visible de sa population stellaire nouveau-née.

Ces nuages ​​absorbent cette lumière et le réémigèrent en longueurs d’onde qu’Alma peut détecter, ce qui lui permet de voir des structures qui seraient cachées des télescopes observant Cristal-13 dans la lumière visible ou même dans la lumière infrarouge utilisée par le JWST et Hubble.

Cristal-10 est également exceptionnel, mais sans doute plus mystérieux. Cette ancienne galaxie a ionisé du carbone qui semble inhabituellement faible par rapport à la brillance de la galaxie en infrarouge.

Il s’agit d’une caractéristique généralement observée dans les galaxies qui sont fortement obscurcies, comme la galaxie locale ARP 220. Le fait qu’il soit vu pour Cristal-10 implique qu’il y a des conditions physiques extrêmes à l’œuvre dans son milieu interstellaire. Une autre possibilité est qu’il y a quelque chose dans le milieu interstellaire de Cristal-10 qui pompe l’énergie.

« Ces observations mettent en évidence le potentiel d’Alma en tant que machine à remonter le temps, nous permettant de regarder les premiers âges de l’univers », a déclaré le chef des opérations scientifiques d’Alma, Sergio Martín. « Des programmes comme Cristal démontrent le pouvoir des grands programmes d’Alma pour stimuler les sciences à fort impact. Ils nous permettent de s’attaquer aux grandes questions de l’évolution cosmique avec la profondeur et la résolution sans précédent que seul un observatoire de classe mondiale comme Alma peut fournir. »

L’enquête Cristal n’a pas seulement ouvert une nouvelle vision de l’histoire cosmique en menant le support interstellaire qui peut être comparé aux étoiles des galaxies et à la teneur en poussière, mais elle a préparé le terrain pour de futures enquêtes.

Ceux-ci pourraient éventuellement révéler comment les premières galaxies turbulentes, violentes et chaotiques se sont transformées en galaxies modernes bien ordonnées et structurellement bien définies comme les nôtres.

« Cristal fournit le type de données de longueur d’onde qui nous permettent de tester et d’affiner nos théories de l’évolution de la galaxie », a conclu Herrera-Camus. « Il s’agit d’une étape majeure vers la compréhension de la façon dont les galaxies comme notre Voie lactée sont devenues. »

Les recherches de l’équipe ont été publiées le 30 juin dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Cet article a été initialement publié sur Space.com.