Une “méga-fusion” de 14 galaxies pourrait devenir la structure la plus massive de notre Univers

*Méga-fusion pour Megamerger en anglais.

Des astronomes ont découvert deux énormes amas/ regroupement d’anciennes galaxies qui existaient seulement 1,5 milliard d’années après la création de l’univers par le Big Bang. Selon les modèles informatiques théoriques actuels de l’univers primitif, des amas de cette taille n’auraient pas dû voir le jour avant que le cosmos n’ait environ trois milliards d’années, laissant les astronomes perplexes quant à la façon dont ces spécimens récemment découverts se sont développés si rapidement.

Image d’entête (clic pour agrandir) : une représentation artistique des 14 galaxies détectées par le télescope ALMA telles qu’elles apparaissent (très tôt) dans l’histoire de l’univers. (NRAO/ AUI/ National Science Foundation/ Handout)

Les “protoclusters” (protoamas), ici deux groupes de galaxies qui commencent à former un amas, désignés SPT2349-56 et le Dusty Red Core (DRC), ont d’abord été identifiés par le South Pole Telescope et l’observatoire spatial Herschel. Environ 90 % de l’univers connu séparait les amas de galaxies des télescopes, les faisant apparaître comme des taches de lumière.

Les14 galaxies dans SPT2349-56, imagées par l’ALMA. (ALMA/ ESO/ NAOJ/ NRAO/ B. Saxton/ NSF)

Les observations de suivi à haute résolution de L’Atacama Large Millimeter Array (ALMA) et de l’Atacama Pathfinder Experiment (APEX), toutes deux situées au Chili, ont révélé la nature colossale de la découverte. Sur la base des nouvelles données, on estime actuellement que SPT2349-56 est composé de 14 énormes galaxies, tandis que la RDC (relativement) plus petite est composée de 10 galaxies.

SPT2349-56 imagé par le South Pole Telescope (SPT), l’Atacama Pathfinder Experiment (APEX) et l’ALMA. (ESO/ ALMA/ NAOJ/ NRAO/ Miller et col.)

Le Dusty Red Core (DRC ou Noyau rouge poussiéreux en français) a été nommé ainsi d’après la lumière émise par les galaxies rouges et poussiéreuses qui composent le groupement. Normalement, la matière contenue dans ce type de galaxie serait utilisée très rapidement pour la création de nouvelles étoiles, ce qui lui donne une durée de vie relativement courte. Par conséquent, la découverte de tant de galaxies d’étoiles rouges situées au même endroit au même moment a surpris les astronomes.

Dans une étude publiée cette semaine (lien plus bas), les astronomes ont conclu que chacune des galaxies de SPT2349-56 formait de nouvelles étoiles environ 50 à 1 000 fois plus vite que la Voie lactée. SPT2349-56 est maintenant la région de formation d’étoiles la plus active jamais détectée dans l’univers primitif/ à ses débuts.

Selon l’astronome Carlos De Breuck de l’ESO :

Ces découvertes de l’ALMA ne sont que la pointe de l’iceberg. Des observations supplémentaires avec le télescope APEX montrent que le nombre réel de galaxies formant des étoiles est probablement trois fois plus élevé. Les observations en cours avec l’instrument MUSE sur le VLT de l’ESO identifient aussi d’autres galaxies.

La lumière voyage à une vitesse étonnante d’environ 300 000 km/s, mais il faut encore des millions, voire des milliards d’années pour qu’elle atteigne la Terre à partir du point où elle quitte sa source. Pour cette raison, un télescope ne voit jamais sa cible telle qu’elle est aujourd’hui, mais regarde plutôt en arrière dans le temps, dans le passé pour la voir au moment où elle a d’abord émis la lumière.

Dans le cas de SPT2349-56, la lumière a quitté ses galaxies constitutives alors que l’univers n’avait qu’un dixième de son âge actuel. À ce moment-là, les deux groupes étaient sur le point de sombrer dans le chaos, les galaxies destinées à se fracasser l’une contre l’autre avec une violence incroyable et, éventuellement, à fusionner pour former les noyaux autour desquels se formeraient de vastes amas de galaxies.

En observant ces reliques de protoclusters et en intégrant ces données dans des simulations informatiques, les astronomes peuvent mieux comprendre la nature de l’univers primitif et la façon dont il a pu évoluer jusqu’à son état actuel.

Représentation artistique d’un groupe de galaxies qui interagissent et fusionnent dans l’univers primitif.

Les deux études disponibles en PDF sur le site de l’ESO, pour l’une publiée dans Nature : The Formation of a Massive Galaxy Cluster Core at z=4.3 et pour l’autre dans The Astrophysical journal : An extreme proto-cluster of luminous dusty starbusts in the early universe. Présentées sur le site de l’ESO :Ancient Galaxy Megamergers.