Révéler la naissance des premières galaxies
Depuis des milliers d’années, les scientifiques regardent les étoiles pour comprendre notre univers. De nombreuses questions restent sans réponse sur la formation et l’évolution des galaxies dans les premières années de leur existence. Comment se sont-elles formées exactement et à quelle vitesse? Dans le cadre du projet GalaxyConnect, financé par l’UE et entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, une équipe de chercheurs a adopté des techniques de recherche de pointe pour tenter d’obtenir des réponses. Le projet a utilisé des simulations cosmologiques pour modéliser la connexion entre les galaxies et le milieu intergalactique, un gaz chaud censé exister dans les espaces qui les séparent. «Dans le cadre du projet, nous avons effectué la mesure la plus précise à ce jour du moment où l’univers a arrêté de chauffer», explique Laura Keating, titulaire de la bourse Elizabeth Gardner à l’Université d’Édimbourg et chercheuse principale dans le cadre du projet GalaxyConnect.
Étude du milieu intergalactique et des flux sortants des galaxies
L’évolution des galaxies et ce milieu intergalactique sont étroitement liés. Le gaz peut s’écouler du milieu intergalactique vers les galaxies, qui l’utilisent comme combustible pour former de nouvelles étoiles. La lumière des étoiles à l’intérieur des galaxies peut chauffer le gaz intergalactique. «L’une des façons de détecter les signes de formation des galaxies dans le milieu intergalactique est de suivre comment et quand le gaz intergalactique s’est réchauffé», explique Laura Keating. Lorsque les étoiles meurent, elles peuvent exploser et repousser le gaz dans le milieu galactique. Un autre objectif du projet était de comprendre les processus physiques à l’origine de ces «flux sortants».
Découvrir comment l’univers primitif s’est réchauffé
L’univers était très froid avant que les premières étoiles et galaxies ne se forment et que leur lumière ne réchauffe le gaz intergalactique. Ainsi, l’univers primitif était encore rempli de gaz froid, semblable à un brouillard obscurcissant les choses lointaines. Les gaz froids absorbent la lumière à certaines couleurs, ce qui signifie que certains objets éloignés présentent une absence de lumière. «En mesurant le moment de l’histoire de l’univers où nous cessons de voir cette absence de lumière, nous pouvons dire quand tout le gaz a finalement été chauffé par les premières étoiles. Cela nous renseigne sur le moment où les premières étoiles et galaxies se sont formées», ajoute Laura Keating. L’équipe de GalaxyConnect a comparé les données d’observation avec les résultats de grandes simulations du milieu intergalactique pour parvenir à une mesure du moment où le chauffage de l’univers s’est achevé: 150 millions d’années plus tard qu’on ne le pensait.
Cosmologie de nouvelle génération
L’étude indirecte de ces premières galaxies, par le biais de la façon dont elles ont chauffé le gaz intergalactique et du moment où elles l’ont fait, est actuellement l’un des seuls moyens dont disposent les scientifiques pour en savoir plus sur ces objets. La recherche GalaxyConnect aidera d’autres cosmologistes à étudier l’univers primitif, en particulier lorsque la prochaine génération de grands télescopes sera construite, comme le télescope européen de 39 mètres baptisé Extremely Large Telescope au Chili. Ces télescopes permettront aux scientifiques d’étendre leur analyse du gaz intergalactique en observant des objets moins lumineux, note Laura Keating, qui poursuit actuellement ses recherches dans le cadre d’un nouveau poste à l’université d’Édimbourg. «C’est une période passionnante pour travailler dans ce domaine, en raison du nouveau télescope spatial James Webb (JWST) qui a été lancé l’année dernière», déclare Laura Keating. «Le JWST fournit de nombreuses nouvelles observations du gaz intergalactique dans l’univers primitif, que j’ai l’intention d’interpréter à l’aide de mes simulations.»
Mots‑clés
GalaxyConnect, galaxies, début, univers, intergalactique, milieu, cosmologie, chaleur
