Une équipe internationale d'astronomes, dirigée par des chercheurs de l'Université de Leiden, a cartographié le carburant nécessaire à la formation des galaxies dans l'emblématique Hubble Ultra Deep Field.
Photo :Galaxies extrêmement lointaines observées par Hubble (à gauche) et ALMA (à droite). (STScI &ASPECS)
L'étude, qui sera publiée dans The Astrophysical Journal, montre comment les galaxies se forment et grandissent. Cela montre pourquoi la période entre il y a treize milliards d'années et il y a dix milliards d'années était un âge d'or pour la formation des galaxies.
Les astronomes ont travaillé ensemble dans le soi-disant sondage ASPECS. ASPECS est l'un des premiers grands projets internationaux menés avec le télescope ALMA. Quatre chercheurs de Leiden jouent un rôle important dans le projet. Les chercheurs ont combiné 200 heures d'observations des télescopes ALMA au Chili avec des mesures spectroscopiques de l'instrument MUSE sur le Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral, ESO (également au Chili).
Des études majeures antérieures ont montré que la formation d'étoiles et de galaxies a culminé il y a environ dix milliards d'années. Mais la cause et l'ampleur de ce baby-boom restaient un mystère jusqu'à présent. C'était parce que les télescopes utilisés ne pouvaient pas voir à travers la poussière ou voir le carburant pour la formation d'étoiles. Cela a été possible avec les télescopes ALMA.
Les astronomes ont examiné la ligne d'émission de monoxyde de carbone dans le Hubble Ultra Deep Field. Ils ont pu en déduire la quantité d'hydrogène moléculaire. C'est la matière première pour la formation des étoiles. Pour rendre cette dérivation précise, il fallait connaître la quantité d'éléments lourds dans le gaz, la densité et la température, ainsi que la force du champ de rayonnement brillant sur le monoxyde de carbone. Cela a été fait avec l'aide de l'instrument MUSE par Leindert Boogaard, doctorant à Leiden.
Leindert Boogaard déclare :« La combinaison des observations du gaz froid avec le gaz chaud et la lumière des étoiles nous donne une vue unique des galaxies lointaines. Ces pièces du puzzle sont essentielles pour comprendre le processus complet de croissance et de formation des galaxies. comprendre."
Les galaxies du Hubble Ultra Deep Field avec le plus de carburant au total se sont avérées être pour la plupart des galaxies «normales», avec des masses d'étoiles et des taux de formation d'étoiles moyens. D'autres galaxies sont des galaxies dites à explosion d'étoiles, avec une activité de formation d'étoiles inhabituellement élevée, ou des galaxies calmes, avec une activité inhabituellement faible.
"C'était l'âge d'or de la formation des étoiles"
La recherche montre que la quantité d'hydrogène moléculaire a augmenté régulièrement depuis le Big Bang, il y a 13,8 milliards d'années, jusqu'à il y a environ 10 milliards d'années. Rychard Bouwens (Université de Leiden) :« C'était donc l'âge d'or de la formation des étoiles, avec beaucoup de matière première pour de nouvelles étoiles et galaxies. La moitié des étoiles qui ont jamais existé sont nées à cette époque de l'histoire cosmique."
À l'avenir, les astronomes voudront observer les galaxies individuellement. Une telle recherche détaillée est possible en utilisant le mode haute résolution des télescopes ALMA en combinaison avec les observations du futur télescope spatial James Webb.
