Nouvelle lumière sur les jeunes galaxies

Une équipe internationale d'astrophysiciensastrophysiciens, à laquelle participe Céline Péroux, chercheuse au Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAMLAM-OAMP/CNRS/Université de Provence) a pu détecter la très faible lumière émise par de « jeunes galaxies » situées à des milliards d'années-lumière.

Selon cette équipe, ces galaxies qui n'ont jamais pu être détectées malgré d'intensives recherches menées au cours des trente dernières années, pourraient être les blocs élémentaires des galaxies « normales » telle que notre Galaxie, la Voie Lactée. Les scientifiques supposaient depuis longtemps que les galaxies semblables à la Voie Lactée avaient été créées, très tôt dans l'histoire de l'UniversUnivers, par la fusionfusion de proto-galaxies. Cependant, les astronomesastronomes n'avaient jamais pu, auparavant, en prouver l'existence. Le temps d'observation nécessaire pour détecter la faible lumière émise par ces structures lointaines, même avec un des très grands télescopestélescopes (VLTVLT) de l'Observatoire Européen Austral (ESOESO), surpasse en effet le temps généralement alloué aux campagnes d'observation.

Spectre à deux dimensions obtenu en 92 heures d’exposition montrant la raie d’émission des objets détectés. Les raies d’absorption du quasar sont visibles près du centre de l’image. © ESO

Le succès de cette équipe scientifique repose donc avant tout sur la stratégie d'observation qu'ils ont choisie... et un peu de chance aussi car à l'origine, leur campagne d'observation avait pour objectif de détecter, par l'observation d'une partie du ciel centrée sur un quasarquasar, le très faible signal du gazgaz intergalactique causé par le rayonnement ultravioletultraviolet du fond cosmique. Ils ont donc demandé à utiliser un des très grands télescopes de l'ESO à des périodes où les conditions d'observation ne sont pas optimum (moins bonnes conditions climatiques) afin d'obtenir une plus longue période d'observation. Ils ont ainsi pu pointer le télescope sur une même zone de l'Univers pendant 92 heures entre 2004 et 2006, c'est-à-dire l'équivalent de 12 nuits complètes, duréedurée relativement supérieure à ce qui est généralement accordé pour de tels programmes.

Une méthode prometteuse

C'est donc grâce à cette période d'observation relativement importante et à la très grande sensibilité de l'image prise avec le VLT que cette équipe a pu obtenir un spectrespectre de l'Univers alors qu'il n'était âgé que de 2 milliards d'années. Elle a ainsi mis en évidence 27 objets de très faible luminositéluminosité dont les caractéristiques correspondent à celles des proto-galaxies (existence dans leur spectre de la raie Lyman Alpha, radiation de l'hydrogènehydrogène neutre, signature de ce type de galaxies). Ces objets sont environ 20 fois plus nombreux que toutes les galaxies distantes jamais observées jusqu'à présent avec les télescopes au sol.

De plus, renchérit Céline Péroux, « les informations recueillies indiquent que le taux de formation stellaire et la production d'éléments chimiqueséléments chimiques de ces objets sont faibles, ce qui renforce l'idée qu'ils sont dans la première phase de leur formation ». Cette découverte est importante à double titre. Elle confirme les modèles théoriques qui prédisent que les galaxies comme la nôtre ont été formées par la fusion de petites proto-galaxies très tôt dans l'histoire de l'Univers et elle met en évidence une stratégie d'observation qui devrait permettre la découverte et l'étude détaillée d'un nombre important d'objets similaires. Nous pourrons ainsi obtenir de précieuses informations sur la formation des galaxies semblables à la Voie Lactée.

L'article scientifique sera publié dans l'édition du 1^er mars 2008 de l'Astrophysical Journal.

Direction de l'équipe : Michael Rauch et George Becker (Observatories of the Carnegie Institution of Washington, Pasadena, Etats-Unis), Martin Haehnelt (Institute of Astronomy, Cambridge, Royaume-Uni), Andrew Bunker (School of Physics, Exeter, Royaume-Uni),

Membres de l'équipe: Francine Marleau (SpitzerSpitzer Science Center, Caltech, Etats-Unis), James Graham (University of California, Berkeley, Etats-Unis), Stefano Cristiani (Osservatorio Astronomico di Trieste, INAF, Italie), Matt J. Jarvis (University of Hertfordshire, Royaume-Uni), Cedric Lacey, Simon Morris, et Tom Theuns (Durham University, Royaume-Uni), Céline Peroux (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille /Observatoire Astronomique de Marseille-Provence, France) et Huub Röttgering (Leiden Observatory, Hollande).