Les astronomes ont observé dix fois plus de galaxies hyperlumineuses que les étoiles ne pourraient théoriquement en produire. Si cette théorie est correcte, alors les étoiles ne peuvent pas être les seules responsables de la luminosité des galaxies infrarouges les plus brillantes.
Photo :La galaxie infrarouge ultra-brillante IRAS 14348-1447. (ESA/Hubble et NASA).
Une équipe d'astronomes dirigée par le SRON, l'Institut néerlandais de recherche spatiale, a observé dix fois plus de galaxies hyperlumineuses dans l'infrarouge que les étoiles ne peuvent en produire selon les modèles théoriques. Si la théorie est correcte, les étoiles ne peuvent pas être les seules responsables de la luminosité des galaxies infrarouges les plus brillantes.
Il y a onze milliards d'années, soit environ trois milliards d'années après le Big Bang, les galaxies ont commencé à se former assez rapidement. Le gaz était abondant, de sorte qu'une petite fraction de ces premières galaxies a pu se transformer en spécimens massifs et hyperluminescents, avec une luminosité de dix billions de soleils. Étant donné que les réserves de gaz se sont taries avec le temps, moins de galaxies pourraient "se développer" aussi rapidement par la suite.
Lorsque les astronomes ont étudié l'univers avec le télescope spatial infrarouge Herschel, ils ont généralement trouvé cette théorie confirmée. Mais en chiffres absolus, il semble qu'il y ait plus de dix fois trop de galaxies infrarouges hyperlumineuses, à la fois dans l'Univers primordial et plus près de chez nous. Malheureusement, la résolution spatiale de Herschel ne pouvait pas distinguer toutes les galaxies individuelles, donc ils ne pouvaient pas le dire avec certitude.
Une équipe internationale d'astronomes, dirigée par Lingyu Wang du SRON et de l'Université de Groningue, a maintenant utilisé le radiotélescope LOFAR pour distinguer les galaxies individuellement. En effet, ils ont vu plus de dix fois plus de galaxies hyperlumineuses que ne le prédit la théorie. Avec une incertitude d'un facteur deux, ils peuvent maintenant dire avec certitude qu'il faut chercher une autre théorie.
"Nous étudions actuellement les mécanismes physiques qui peuvent conduire à des galaxies aussi extrêmes", a déclaré Wang. Sont-ils alimentés par la formation d'étoiles ou l'accrétion de trous noirs supermassifs ? Dans le premier cas, les galaxies infrarouges hyperlumineuses doivent produire chaque année des milliers de masses solaires d'étoiles. Cependant, les modèles théoriques ne prévoient pas une production d'étoiles aussi rapide. Un scénario alternatif est que les galaxies sont principalement alimentées par les accrétions de matière autour du trou noir supermassif en leur centre. Nous avons besoin d'observations de suivi pour enquêter sur la véritable nature de ces objets extrêmes."
L'équipe va maintenant effectuer ces observations de suivi depuis l'observatoire Keck à Hawaï. Cela leur donne des données plus précises sur le redshift des galaxies, et donc sur leur distance. Keck possède un télescope optique qui enregistre les spectres. Les astronomes calculent le décalage vers le rouge à partir des spectres en examinant de combien de longueurs d'onde les empreintes digitales caractéristiques des substances se sont déplacées.
Les astronomes ont leurs découvertes aujourd'hui sur le site de prépublication arXiv mettre. Bientôt, la publication paraîtra également dans une édition spéciale de Astronomy &Astrophysics .
