Une enquête internationale, menée par l’Institut d’Astrophysique des Îles Canaries (IAC) et l’Université de La Laguna (ULL), en collaboration avec un groupe d’universités italiennes, confirme une nouvelle méthode pour trouver protocoles de galaxies, les plus grandes structures de l’univers primordial. Ces géniteurs des amas galactiques actuels sont essentiels pour comprendre l’évolution de l’Univers, mais très difficiles à détecter. L’étude montre qu’un type particulier de galaxies, appelées galaxies submillimétriques, sont d’excellents indicateurs de la présence de protoamas lointains. Les résultats sont publiés dans la revue Astronomie et astrophysique.
Les protoamas de galaxies sont les plus grandes structures qui peuplaient le cosmos primordial à peine 1 milliard d’années après le Big Bang. La communauté scientifique s’intéresse particulièrement à ces populations galactiques, ancêtres des amas de galaxies actuels, car étant si anciennes, elles peuvent aider à comprendre les processus de formation et d’évolution des structures à grande échelle dans l’Univers. Cependant, identifier les protocoles n’est pas facile et très peu sont connus.
Pour résoudre ce problème, une équipe scientifique internationale a proposé une nouvelle méthode centrée sur un type d’objet particulier : galaxies submillimétriques. Découverts à la fin des années 1990, ils doivent leur nom à leur intense émission dans la bande submillimétrique, c’est-à-dire la région du spectre électromagnétique située entre l’infrarouge et les micro-ondes. Elles font partie des galaxies les plus massives et les plus poussiéreuses de l’Univers et ont un taux de formation d’étoiles élevé, qui peut dépasser de plus de cent fois celui de la Voie lactée.
“Plusieurs études antérieures avaient montré que les galaxies submillimétriques résidaient au centre de protoamas de galaxies, mais il y avait une grande controverse”, explique l’auteur principal de l’article. Rosa Calvi, chercheur à l’Université de Ferrare et auparavant chercheur postdoctoral à l’IAC. “Notre travail représente la première étude systématique de l’environnement à grande échelle d’un échantillon de galaxies submillimétriques confirmées spectroscopiquement”, précise-t-il.
--Grâce à l’étude réalisée, l’équipe scientifique a démontré sans équivoque que les galaxies submillimétriques sont d’excellents indicateurs de protoamas lointains. Pour arriver à ce résultat, ils ont recherché ces structures primitives autour de douze galaxies submillimétriques et ont découvert que onze d’entre elles sont logées dans huit protoamas. Parmi ces huit, la nouvelle étude en a confirmé de manière indépendante trois qui étaient déjà connues et a trouvé des preuves de la présence de cinq nouvelles structures. L’un d’eux, autour de la galaxie GN10, fait partie des protoamas les plus éloignés jamais observés : sa lumière a duré plus de 12,5 milliards d’années en atteignant la Terre.
L’étude apporte également un nouvel éclairage sur connexion physique entre les galaxies submillimétriques et leur environnement, montrant une corrélation jusqu’ici inobservée entre la quantité de gaz moléculaire (le carburant à partir duquel les étoiles se forment) dans les galaxies submillimétriques et les surdensités des galaxies et des protoamas. “Pour expliquer cette corrélation, nous avons proposé l’hypothèse selon laquelle les interactions entre les galaxies dans les environnements les plus denses facilitent l’effondrement du gaz et le taux élevé de formation d’étoiles qui caractérise les galaxies submillimétriques les plus brillantes”, dit-il. Helmut Dannerbauerchercheur à l’IAC et à l’ULL qui a également participé à l’étude.
Dans les années à venir, le nombre de protoclusters confirmés devrait augmenter considérablement grâce à l’utilisation d’installations scientifiques de nouvelle génération comme le satellite Euclid, l’une des principales missions en cours du Agence spatiale européenne (ESA) et dans lequel le IAC participe activement. “Avec le satellite Euclid, outil révolutionnaire pour l’étude des structures à grande échelle, nous espérons découvrir et caractériser des milliers de protoamas lointains, ce qui représentera un élan sans précédent dans l’étude de l’évolution des galaxies”, conclut-il. Gianluca Castignanichercheur à l’Université de Bologne et co-auteur de l’article.
