12/07/2012 - Ils détectent pour la première fois des galaxies sombres dans l'univers tôt

Menéame

Une équipe internationale a détecté pour la première fois des galaxies sombres, une étape précoce de la formation de galaxies théoriquement prédite, qui n’avait jamais été observée jusqu'à présent. La découverte a été rendue possible grâce à l’éclairage fourni par un quasar et à la haute résolution du télescope VLT de l’Observatoire Européen Austral. Ils sont riches en gaz et très inefficaces pour former des étoiles.

Les scientifiques pensent que sont les briques de base des galaxies actuelles brillantes et des poutres d’étoiles. Ils ont peut-être aussi nourri des galaxies de plus grande taille avec une grande partie du gaz qui, au fil du temps, a formé les étoiles qui existent actuellement.

Comme ils n’ont pas d’étoiles, Les galaxies sombres n’émettent pas beaucoup de lumière, ce qui les rend très difficiles à détecter. En fait, ses faibles pics d’absorption dans le spectre de lumière ont insinué son existence. Pendant des années, les astronomes ont mis au point diverses techniques pour essayer de confirmer leur existence.

La nouvelle étude est la première à voir ces objets directement. "La solution au problème de la détection d’une galaxie obscure était simplement de jeter un peu de lumière sur elle," explique Simon Lilly, du centre ETH Zurich (Suisse) et coauteur de l’article.

Comme les vêtements blancs éclairés par les ultraviolets

"Nous cherchions la luminosité fluorescente du gaz dans les galaxies sombres en étant illuminées par la lumière ultraviolette d’un quasar proche et très brillant - ajoute le chercheur. La lumière du quasar fait que la galaxie sombre s’allume dans un processus similaire à celui qui est donné lorsque les vêtements blancs sont éclairés par la lumière ultraviolette dans une discothèque."

L’équipe a utilisé la grande surface de collecte et la précision du Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire Austral Européen (ESO), ainsi qu’une série d’expositions très longues, pour détecter la faible luminosité fluorescente des galaxies sombres. La lumière d’un quasar a permis d’observer la faible luminosité.

En particulier, l’instrument FORS2 a été utilisé pour sonder une région du ciel autour du brillant quasar HE 0109-3518, à la recherche de la lumière ultraviolette émise par l’hydrogène lorsqu'il est soumis à de fortes radiations. En raison de l’expansion de l’univers, quand cette lumière arrive au VLT, on l’observe comme une ombre de couleur violette.

" Après plusieurs années d’essai pour détecter l’émission fluorescente des galaxies sombres, les résultats montrent le potentiel de notre méthode pour découvrir et étudier ces objets fascinants, autrefois cachés à nos yeux" souligne Sebastien Cantalupo (Université de Californie à Santa Cruz, États-Unis), auteur principal de l’enquête.

L’équipe a presque détecté 100 objets gazeux qui se trouvent à quelques millions d’années-lumière du quasar. Après une analyse soigneuse (conçue pour exclure des objets dans lesquels l’émission pourrait être renforcée par la formation d’étoiles à l’intérieur de la galaxie, plutôt que par la lumière du quasar), ils ont finalement resserré leur recherche, la limitant à 12 objets.

Les astronomes ont également pu déterminer certaines des propriétés des galaxies sombres. Ils ont estimé que la masse de gaz qu’ils contiennent est environ un milliard de fois la masse du Soleil, quelque chose typique des galaxies à faible masse riches en gaz de l’univers tôt. Ils ont également constaté que l’efficacité de la formation stellaire est réduite de plus de 100 par rapport aux galaxies typiques à formation stelaire trouvées dans un stade similaire de l’histoire cosmique.

"Nos observations avec le VLT nous ont fourni une preuve de l’existence de nuages sombres compacts et isolés. Avec cette étude, nous avons franchi une étape cruciale pour révéler et comprendre les étapes sombres initiales de la formation stellaire, ainsi que le processus par lequel ils acquièrent leur gaz," conclut Sebastiano Cantalupo.

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