18 Avril 2013

3 000 soleils par an

Grâce à l'observatoire spatial Herschel de l'Agence Spatiale Européenne, une équipe internationale d'astronomes, dont des chercheurs du laboratoire AIM, du LAM, de l'IAP et de l'IRAM, financés par le CNES, vient de découvrir une galaxie en train de subir une spectaculaire flambée de formation d'étoiles.

Fait surprenant, cette galaxie si prolifique est observée alors que l'Univers était âgé de moins d'un milliard d'années, ce qui en fait un sujet d’étude très intéressant pour les astronomes. Cette étude est publiée dans un article de la revue Nature du 18 avril 2013.

Le taux de formation stellaire dans cette galaxie (baptisée HFLS3) est incroyablement grand. Il y naît l'équivalent de 3 000 soleils par an, soit 2 000 fois plus que dans notre galaxie, la Voie Lactée. HFLS3 se place donc parmi les galaxies les plus actives de l'Univers alors que celle-ci n'est âgée que de ... 900 millions d'années. Paradoxalement, cette monstrueuse galaxie, qui a déjà atteint la masse de la Voie Lactée, aurait pu passer inaperçue dans les images du projet HerMES car elle n'apparaît que comme une tache rouge et faible. Rouge ou plutôt infrarouge car ses jeunes étoiles sont enveloppées dans une gigantesque nébuleuse de poussières interstellaires qui ne laisse pas passer la lumière visible ; faible à cause de l'énorme distance qui la sépare d’Herschel.

La galaxie "HFLS3" a été initialement détectée comme un petit point rouge dans les images sub-millimétriques de l'observatoire spatial Herschel de l'ESA (image principale et colonne à droite). Des observations supplémentaires de l'optique au millimétrique (cadres insérés) avec d'autres télescopes montrent que deux galaxies apparaissent très proches l'une de l'autre. Elles sont toutefois extrêmement lointaines l'une de l'autre (ainsi que de la Terre). Toutefois, celle qui est vu en sub-millimétriques (en bleu dans le cadre inséré) est si distante de nous que nous l'observons telle qu'elle était lorsque l'Univers avait juste 900 millions d'années (13,7 milliards d'années aujourd'hui). Elle formaient, alors, 1000 fois plus d'étoiles par an que notre propre galaxie, la Voie Lactée en forme maintenant.

Crédits : ESA/Herschel/HerMES/IRAM/GTC/observatoire W.M. Keck

Les estimations de la masse de gaz transformée en étoiles de HFLS3 ont été réalisées grâce au logiciel CIGALE spécialement développé pour traiter les données observées par Herschel. Une galaxie isolée transformant en étoiles l'équivalent de 3 000 fois la masse du Soleil en un an n'est pas censée être observée aussi tôt dans l'évolution de l'Univers. En fait, cette galaxie représente un phénomène si extrême que l'on pourrait la qualifier de « flambée stellaire maximale » : toute la galaxie produit frénétiquement de nouvelles étoiles à un rythme tel que leur propre radiation risque d'éparpiller la matière de la galaxie elle même.

Selon les chercheurs, les modèles prédisent que quelques galaxies massives se forment très tôt dans les régions les plus denses de l'Univers qui rassemblent très vite beaucoup de gaz et qui deviendront plus tard les amas de galaxies. En revanche, la vitesse à laquelle cette galaxie forme des étoiles est étonnante. Le seul phénomène que l'on connaisse qui puisse déclencher une telle flambée est la fusion de deux galaxies déjà très massives pour cette époque. C'est un phénomène très rare, d'autant plus que les flambées de formation d'étoiles déclenchées par les fusions ne durent que quelques dizaines de millions d'années.

La découverte d'une seule galaxie de ce type n'invalide pas les modèles en vigueur, mais, s'il se confirme que la fréquence de telles galaxies à cette époque est plus élevée que prévu, les astronomes devront les faire évoluer. En fait, avec cette découverte, ce qui est en jeu, c'est une meilleure compréhension des mystères du jeune Univers et de la formation de ses premières galaxies.

La singularité de cette source découverte par Herschel a justifié un programme de suivi au sol d'ampleur exceptionnelle par une dizaine de télescopes. Les efforts les plus importants ont été fournis par les réseaux d'antennes (interféromètres) millimétriques de CARMA (Californie) et du Plateau de Bure (IRAM, Hautes-Alpes). L'ensemble des résultats obtenus procure une précision exceptionnelle sur le décalage vers le rouge, z=6.3369, et surtout fournit des renseignements détaillés sur les conditions physiques et la grande extension spatiale de cette flambée stellaire maximale dont on ne trouve plus l'équivalent dans l'Univers actuel.

Références de l'article

A Dust-Obscured Massive Hyper-Starburst Galaxy at Redshift 6.34, Dominik A. Riechers et al., Nature, 18 avril 2013

Contacts

  • Article initialement paru sur le site de l'INSU

Voir aussi

Publié dans : 
Pour les cibles : 
A propos de :