DOC DU WEEK END : De l'eau dans l'une des plus anciennes galaxies connue

Les astronomes détectent de l'eau dans l'une des plus anciennes galaxies connues

Des astronomes ont détecté des traces d'eau dans l'une des plus anciennes galaxies connues, prouvant pour la première fois que cette substance vitale a joué un rôle dans la formation des premières étoiles.

La galaxie, appelée SPT0311-58, est située à quelque 12,88 milliards d'années-lumière de la Terre, ce qui signifie que les télescopes la voient telle qu'elle était un milliard d'années seulement après le Big Bang.

Si vous regardez le ciel nocturne avec un télescope, et que vous voyez au-delà de ce qui est visible à l'œil nu, vous verrez beaucoup d'étoiles qui sont en fait des imposteurs. Bon nombre de ces points lumineux sont en fait des galaxies, c'est-à-dire des collections de millions ou de billions d'étoiles. Les galaxies sont composées d'étoiles, de poussière et de matière noire, toutes maintenues ensemble par la gravité.

Les astronomes ne savent pas exactement comment les galaxies se sont formées. Après le Big Bang, l'espace était presque entièrement constitué d'hydrogène et d'hélium. Certains astronomes pensent que la gravité a rassemblé la poussière et le gaz pour former des étoiles individuelles, et que ces étoiles se sont rapprochées pour former des ensembles qui sont finalement devenus des galaxies. D'autres pensent que la masse de ce qui allait devenir des galaxies s'est rassemblée avant la création des étoiles qui la composent. Les astronomes affinent également leurs techniques de mesure de la masse des galaxies individuelles, comme cette étude de 2018 qui a utilisé les mouvements tridimensionnels de plusieurs galaxies pour mieux préciser la masse de la Voie lactée.

Les astronomes estiment que la galaxie n'a que 780 millions d'années, un âge auquel les étoiles se sont formées à un rythme bien plus élevé que dans les galaxies plus matures.

L'observation, la plus lointaine (et la plus ancienne) détection d'eau dans l'univers, a été réalisée par l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un puissant radiotélescope composé de 66 antennes radio situé au nord du Chili, dans le désert d'Atacama.

En plus de l'eau, ALMA a également détecté du monoxyde de carbone dans cette galaxie.

"En utilisant des observations ALMA à haute résolution du gaz moléculaire dans la paire de galaxies connue collectivement sous le nom de SPT0311-58, nous avons détecté à la fois des molécules d'eau et de monoxyde de carbone dans la plus grande des deux galaxies", a déclaré dans un communiqué Sreevani Jarugula, astronome à l'Université de l'Illinois et chercheur principal de la nouvelle étude. "L'oxygène et le carbone, en particulier, sont des éléments de première génération, et sous les formes moléculaires du monoxyde de carbone et de l'eau, ils sont essentiels à la vie telle que nous la connaissons."

Caractéristiques des galaxies

This Hubble Space Telescope image shows the full beauty of nearby spiral galaxy M83 in a mosaic of many photos stitched together. The magentas and blues indicate star-forming regions. Also known as the Southern Pinwheel, M83 is located 15 million light-years away in the constellation Hydra. Image released January 2014. (Image credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

La plupart des galaxies ont en leur centre des trous noirs qui peuvent produire une énorme quantité d'énergie, que les astronomes peuvent observer sur de grandes distances. Dans certains cas, le trou noir central d'une galaxie est extrêmement grand ou actif, même dans les galaxies relativement petites. La matière entourant le trou noir peut être accélérée vers l'extérieur par ses jets. D'autres galaxies peuvent contenir des quasars - les corps les plus énergétiques de l'univers - en leur cœur.

Les galaxies sont classées en fonction de leur forme. Chaque type a des caractéristiques différentes et une histoire d'évolution différente.

SPT0311-58, découverte par ALMA en 2017, est la galaxie la plus massive actuellement connue de cet âge ancien et, en fait, elle est constituée de deux galaxies qui semblent fusionner. Elle contient plus de gaz et de poussière par rapport aux galaxies situées à des distances plus proches, qui sont plus matures, ont indiqué les scientifiques dans le communiqué.

Le gaz et la poussière d'une galaxie spirale tournent autour du centre à des vitesses de plusieurs centaines de kilomètres par seconde

Certaines, comme la Voie lactée, ont des bras en spirale autour de leur centre. Connus sous le nom de galaxies spirales, ces groupes constituent la plupart des galaxies que les astronomes peuvent observer. Le gaz et la poussière d'une galaxie spirale tournent autour du centre à des vitesses de plusieurs centaines de kilomètres par seconde, créant ainsi leur forme de roue à picots. Certaines galaxies, appelées "spirales barrées", présentent une structure en forme de barre en leur centre, formée par la poussière et le gaz qui s'y engouffrent. La poussière et le gaz des galaxies spirales alimentent en permanence la formation de nouvelles étoiles.

les astronomes pensent que plus de la moitié des galaxies de l'univers sont elliptiques.

Les galaxies elliptiques n'ont pas les bras en spirale de leurs cousines plus flamboyantes. Leur apparence varie de circulaire à très étirée. Les galaxies elliptiques contiennent moins de poussière que leurs homologues spirales, et le processus de formation d'étoiles est donc pratiquement terminé. La plupart de leurs étoiles sont plus vieilles. Bien qu'elles ne représentent qu'une petite partie des galaxies visibles, les astronomes pensent que plus de la moitié des galaxies de l'univers sont elliptiques.

Les 3 % restants des galaxies de l'univers sont connus sous le nom de galaxies irrégulières. Elles ne sont ni rondes ni dotées de bras en spirale, et leurs formes manquent de définition précise. La gravité d'autres galaxies les a souvent affectées, les étirant ou les déformant. Les collisions ou les rapprochements avec d'autres galaxies peuvent également déformer leurs formes.

"[SPT0311-58] nous offre de nombreuses possibilités d'observer des molécules abondantes et de mieux comprendre comment ces éléments créateurs de vie ont influencé le développement de l'univers primitif", a ajouté Jaragula.

Les astronomes ne comprennent pas actuellement comment une telle quantité de gaz et de poussière s'est assemblée dans le jeune univers pour former les premières étoiles et les premières galaxies. Ils savent cependant que les étoiles des jeunes galaxies se forment à un rythme mille fois plus rapide que dans la Voie lactée, a déclaré Jaragula.

L'eau est la troisième molécule la plus commune dans l'univers après l'hydrogène et le monoxyde de carbone

"L'étude du contenu en gaz et en poussière de ces galaxies primitives nous renseigne sur leurs propriétés, comme le nombre d'étoiles en formation, la vitesse à laquelle le gaz est converti en étoiles, la façon dont les galaxies interagissent entre elles et avec le milieu interstellaire, etc.

L'eau est la troisième molécule la plus commune dans l'univers après l'hydrogène et le monoxyde de carbone et certaines études suggèrent qu'elle pourrait servir de signature de la formation des étoiles.

"Ce résultat passionnant, qui montre la puissance de l'ALMA, s'ajoute à une collection croissante d'observations de l'univers primitif", a déclaré Joe Pesce, astrophysicien et directeur du programme ALMA à la National Science Foundation, dans le communiqué. "Ces molécules, importantes pour la vie sur Terre, se forment dès qu'elles le peuvent, et leur observation nous donne un aperçu des processus fondamentaux d'un univers très différent de celui d'aujourd'hui."

Tereza est une journaliste spécialisée dans les sciences et les technologies basée à Londres, un écrivain de fiction en herbe et une gymnaste amateur. Originaire de Prague, en République tchèque, elle a passé les sept premières années de sa carrière à travailler comme reporter, scénariste et présentatrice pour divers programmes télévisés de la télévision publique tchèque. Elle a ensuite interrompu sa carrière pour poursuivre ses études et a obtenu une maîtrise en sciences de l'Université internationale de l'espace, en France, en plus de sa licence en journalisme et de sa maîtrise en anthropologie culturelle de l'Université Charles de Prague. Elle a travaillé comme reporter au magazine Engineering and Technology, a travaillé en free-lance pour diverses publications, dont Live Science, Space.com, Professional Engineering, Via Satellite et Space News, et a été rédactrice scientifique à l'Agence spatiale européenne pendant sa maternité.