Deux galaxies de l’univers primitif, qui contiennent des usines à étoiles extrêmement productives, ont été étudiées par une équipe de scientifiques dirigée par l’Université de technologie Chalmers en Suède. En utilisant de puissants télescopes pour diviser la lumière des galaxies en couleurs individuelles, les scientifiques ont été étonnés de découvrir la lumière provenant de nombreuses molécules différentes – as well as que jamais auparavant à de telles distances. Des études comme celle-ci pourraient révolutionner notre compréhension de la vie des galaxies les moreover actives lorsque l’univers était jeune, estiment les chercheurs.
Lorsque l’univers était jeune, les galaxies étaient très différentes des spirales majestueuses d’aujourd’hui, pleines de soleils doucement brillants et de nuages de gaz colorés. De nouvelles étoiles naissaient, à un rythme des centaines de fois additionally rapide que dans l’univers actuel. Cependant, la plupart de ces éléments étaient cachés derrière d’épaisses couches de poussière, ce qui rendait difficile pour les scientifiques de découvrir les secrets de ces usines stellaires – jusqu’à présent. En étudiant les galaxies les in addition lointaines visibles avec de puissants télescopes, les astronomes peuvent avoir un aperçu de la façon dont ces usines ont réussi à créer autant d’étoiles.
Dans une nouvelle étude, publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics, une équipe de scientifiques dirigée par l’astronome de Chalmers Chentao Yang, a utilisé les télescopes de NOEMA (NORthern Prolonged Millimeter Array) en France pour en savoir in addition sur la façon dont ces premières usines à étoiles ont réussi à créer tant d’étoiles. Yang et ses collègues ont mesuré la lumière de deux galaxies lumineuses du premier univers, l’une d’elles classée comme quasar et toutes deux présentant des taux élevés de development d’étoiles.
« Nous savions que ces galaxies étaient de prodigieuses usines à étoiles, peut-être parmi les additionally grandes que l’univers ait jamais connues. Pour comprendre remark elles fonctionnent, nous avons mesuré leur lumière à des longueurs d’onde de l’ordre du millimètre, dans l’espoir de recueillir de nouveaux indices », explique Chentao Yang..
La chimie dramatique dans les galaxies lointaines passionne les astronomes
Les mesures se sont révélées fructueuses au-delà des attentes des scientifiques. Dans la lumière qu’ils ont enregistrée dans les deux galaxies, ils ont identifié des traces de nombreux types différents de molécules. Du moreover profond de ces galaxies, la lumière est émise dans de nombreuses longueurs d’onde différentes depuis les nuages de gaz et de poussière où naissent les nouvelles étoiles.
« C’est une incroyable explosion de couleurs, dans des nuances que l’œil humain ne peut pas voir. Mais en combinant nos observations avec nos connaissances en physique et en chimie, nous pouvons comprendre la signification des couleurs et voir les différences qui existent entre les différentes galaxies. » » explique Sergio Martín, astronome à l’ESO et à l’Observatoire conjoint ALMA, Chili, et membre de l’équipe de recherche.
En analysant le spectre de chaque galaxie – les couleurs individuelles de leur lumière – les scientifiques ont pu identifier 13 molécules, dont plusieurs n’avaient jamais été observées auparavant dans des galaxies aussi lointaines. Chaque molécule donne des indices différents sur la température, la pression et la densité dans l’espace entre les étoiles, ainsi que sur la manière dont la lumière des étoiles, le rayonnement et la matière interagissent, fournissant ainsi de nouvelles informations clés sur les problems physiques et chimiques de ces galaxies.
« Interpréter les signaux est un défi. Nous observons une partie du spectre électromagnétique difficile à observer dans les galaxies proches. Mais grâce à l’expansion de l’univers, la lumière des galaxies lointaines comme celles-ci est décalée vers des longueurs d’onde additionally longues que nous pouvons voir. avec des radiotélescopes observant dans le domaine submillimétrique », explique Chentao Yang.
Plutôt une ville éclairée au néon qu’une nuit à la belle étoile
Les deux galaxies étudiées par l’équipe sont si éloignées que leur lumière achieved près de 13 milliards d’années pour nous parvenir.
« Observer ces galaxies ressemble moins à une nuit sous les étoiles qu’à voir une ville éclairée par des néons », explique Susanne Aalto, astronome de Chalmers et membre de l’équipe.
Les astronomes ont l’habitude de prendre des pictures des usines à étoiles de notre galaxie, comme la nébuleuse d’Orion et la nébuleuse de la Carène, explique-t-elle.
« Dans ces deux galaxies lointaines, nous voyons plutôt des usines d’étoiles plus grandes, furthermore brillantes, pleines de poussière et différentes à bien des égards. Les nébuleuses d’Orion et de la Carène sont éclairées grâce à la lumière ultraviolette des étoiles chaudes et nouveau-nées. Dans ces deux galaxies « Dans les galaxies lointaines, la lumière ultraviolette ne peut pas traverser les couches de poussière. Une grande partie de l’éclairage est because of aux rayons cosmiques – des particules de haute énergie qui peuvent être créées par l’explosion d’étoiles ou à proximité d’un trou noir supermassif », explique Susanne Aalto..
Les galaxies du premier univers peuvent désormais raconter leur histoire
Bien que des galaxies comme ces deux-là soient rares, les scientifiques prévoient d’en étudier davantage, en utilisant à la fois NOEMA et son télescope jumeau encore as well as grand, ALMA (Atacama Huge Millimeter/Submillimeter Array) au Chili. Les deux télescopes sont sensibles à la lumière dont les longueurs d’onde sont d’environ un millimètre.
« Nos résultats montrent remark NOEMA, avec ses récepteurs à significant bande et son puissant ordinateur corrélateur, a ouvert de nouvelles opportunités pour l’étude de galaxies extrêmes comme celles-ci dans le ciel nordique. Depuis l’hémisphère sud, les améliorations de sensibilité à huge bande prévues par ALMA offriront des views encore as well as intéressantes. Les galaxies les as well as remarquables de l’univers primitif sont enfin capables de raconter leur histoire à travers leurs molécules », explique Pierre Cox, astronome au CNRS et Sorbonne Université, France.
En savoir additionally sur les résultats de la recherche :
Moreover d’une centaine de molécules différentes ont été détectées dans l’espace interstellaire. Dans cette étude, les astronomes ont identifié des molécules de monoxyde de carbone (CO), le radical cyano (CN), le radical éthynyle (CCH), le cyanure d’hydrogène (HCN), le cation formyle (HCO+), l’isocyanure d’hydrogène (HNC), le monosulfure de carbone. (CS), l’eau (H2O), l’ion hydronium (H3O+), l’oxyde nitrique (NO), le diazénylium (N2H+), le radical méthylidyne (CH) et le cyclopropénylidène (c-C3H2). Plusieurs d’entre eux (CH, CCH, c-C3H2, N2H+ et H3O+) n’ont jamais été observés auparavant à de si grandes distances.
Les deux galaxies étudiées portent les numéros de catalogue APM 08279+5255 et NCv1.143. Des études antérieures ont montré qu’ils sont si éloignés que leur lumière se dirige vers nous depuis près de 13 milliards d’années, correspondant à des redshifts de 3,911 et 3,565, respectivement. Redshift signifie que l’expansion de l’univers étend la lumière des galaxies lointaines vers des longueurs d’onde additionally longues, qui peuvent être observées avec des radiotélescopes.
Malgré leur length, les galaxies brillent brillamment aux longueurs d’onde radio. Leurs signaux sont amplifiés grâce aux amas d’autres galaxies qui se trouvent le prolonged du trajet de la lumière – un effet connu sous le nom de lentille gravitationnelle. L’une des galaxies, APM 08279+5255, est également un quasar, une galaxie dont le centre brille de mille feux, des ondes radio aux rayons X, en raison de la matière tourbillonnant autour d’un trou noir supermassif. NCv1.143 peut également contenir un trou noir central.
