Galaxie semblable à la Voie lactée découverte dans l'univers primitif

9 novembre 2023

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par Iqbal Pittalwala, Université de Californie - Riverside

À l'aide du télescope spatial James Webb, une équipe internationale comprenant l'astronome Alexander de la Vega de l'Université de Californie à Riverside a découvert la galaxie spirale barrée la plus lointaine semblable à la Voie lactée observée à ce jour.

Jusqu'à présent, on croyait que les galaxies spirales barrées comme la Voie lactée ne pouvaient pas être observées avant que l'univers, estimé à 13,8 milliards d'années, n'atteigne la moitié de son âge actuel.

La recherche, publiée dans la revue Nature cette semaine, a été dirigée par des scientifiques du Centro de Astrobiología en Espagne.

"Cette galaxie, nommée ceers-2112, s'est formée peu après le Big Bang", a déclaré le co-auteur de la Vega, chercheur postdoctoral au département de physique et d'astronomie. "La découverte de ceers-2112 montre que les galaxies de l'univers primitif pouvaient être aussi ordonnées que la Voie lactée. Cela est surprenant car les galaxies étaient beaucoup plus chaotiques dans l'univers primitif et très peu avaient des structures similaires à la Voie lactée."

Ceers-2112 possède une barre au centre. De la Vega a expliqué qu'une barre galactique est une structure constituée d'étoiles au sein des galaxies. Les barres galactiques ressemblent aux barres de notre vie quotidienne, comme une barre de chocolat. Il est possible de trouver des barres dans des galaxies non spirales, a-t-il dit, mais elles sont très rares.

"Presque toutes les barres se trouvent dans les galaxies spirales", a déclaré de la Vega, qui a rejoint l'Université de Californie à Riverside l'année dernière après avoir obtenu son doctorat en astronomie à l'Université Johns Hopkins. "La barre de ceers-2112 suggère que les galaxies ont mûri et sont devenues ordonnées beaucoup plus rapidement que nous le pensions auparavant, ce qui signifie que certains aspects de nos théories sur la formation et l'évolution des galaxies doivent être révisés."

La compréhension précédente des astronomes sur l'évolution des galaxies était qu'il fallait plusieurs milliards d'années pour que les galaxies deviennent suffisamment ordonnées pour développer des barres.

"La découverte de ceers-2112 montre que cela peut se produire en seulement une fraction de ce temps, en environ un milliard d'années ou moins", a déclaré de la Vega.

Selon lui, les barres galactiques sont censées se former dans des galaxies spirales avec des étoiles qui tournent de manière ordonnée, comme elles le font dans la Voie lactée.

"Dans de telles galaxies, les barres peuvent se former spontanément en raison d'instabilités dans la structure spirale ou d'effets gravitationnels provenant d'une galaxie voisine", a déclaré de la Vega. "Dans le passé, lorsque l'univers était très jeune, les galaxies étaient instables et chaotiques. On pensait que les barres ne pouvaient pas se former ou durer longtemps dans les galaxies de l'univers primitif."

La découverte de ceers-2112 devrait modifier au moins deux aspects de l'astronomie.

"Tout d'abord, les modèles théoriques de la formation et de l'évolution des galaxies devront tenir compte du fait que certaines galaxies sont devenues suffisamment stables pour héberger des barres très tôt dans l'histoire de l'univers", a déclaré de la Vega. "Ces modèles devront peut-être ajuster la quantité de matière noire constituant les galaxies dans l'univers primitif, car on pense que la matière noire a une influence sur la vitesse à laquelle les barres se forment. Deuxièmement, la découverte de ceers-2112 montre que des structures comme les barres peuvent être détectées lorsque l'univers était très jeune. Cela est important car les galaxies du passé lointain étaient plus petites qu'elles ne le sont maintenant, ce qui rend la recherche de barres plus difficile. La découverte de ceers-2112 ouvre la voie à la découverte de plus de barres dans le jeune univers."

Le Dr de la Vega a aidé l'équipe de recherche en estimant le décalage vers le rouge et les propriétés de ceers-2112. Il a également contribué à l'interprétation des mesures.

"Le décalage vers le rouge est une propriété observable d'une galaxie qui indique à quelle distance elle se trouve et à quel point elle est vue dans le passé, ce qui est une conséquence de la vitesse finie de la lumière", a-t-il déclaré.

De la Vega a été le plus surpris par la découverte de ceers-2112 par la manière dont les propriétés de sa barre ont pu être contraintes.

"Au départ, je pensais que détecter et estimer les propriétés des barres dans des galaxies comme ceers-2112 serait entaché d'incertitudes de mesure", a-t-il déclaré. "Mais la puissance du télescope spatial James Webb et l'expertise de notre équipe de recherche nous ont permis de poser des contraintes solides sur la taille et la forme de la barre."

Informations sur la revue: Nature

Fourni par l'Université de Californie - Riverside