Le mystère de la formation des galaxies géantes sur le point d’être élucidé

La formation des galaxies géantes intrigue les chercheurs depuis des décennies. Dans une étude récente, une équipe internationale d’astrophysiciens affirme avoir localisé divers lieux où naissent les galaxies elliptiques et être sur le point de résoudre l’énigme de leur genèse. Selon les scientifiques, ces structures massives et bombées résulteraient d’un processus dynamique mêlant interactions galactiques et accrétion de gaz froid.

Les galaxies se répartissent en deux grandes catégories morphologiques. D’un côté, les galaxies spirales, reconnaissables à leurs « bras » en forme qui s’enroulent autour d’un bulbe central. Ces bras, composés de gaz et d’étoiles jeunes, sont le théâtre d’une intense activité de formation stellaire. Certaines de ces spirales présentent aussi des barres galactiques, des alignements rectilignes d’étoiles au cœur de la structure.

De l’autre, les galaxies sphéroïdales, parmi lesquelles figurent les galaxies elliptiques. Contrairement aux spirales, ces galaxies dépourvues de gaz ne forment plus d’étoiles. Elles abritent uniquement des étoiles anciennes, vestiges d’un passé dynamique, ce qui leur vaut d’être qualifiées de « galaxies mortes ».

Si les mécanismes de formation des galaxies spirales sont désormais bien documentés, ceux des galaxies elliptiques, en revanche, demeurent largement théoriques. Leur étude exige en effet de remonter dans le temps cosmique, à une époque où l’Univers n’avait que 1,6 milliard d’années, lors du « Midi cosmique » — une période où les galaxies, riches en gaz et en poussière, formaient des étoiles extrêmement lumineuses, rendant leur observation complexe avec les outils d’alors.

Récemment, des chercheurs de l’Université de Southampton ont décidé de s’attaquer eux aussi à cette énigme. Le Dr Annagrazia Puglisi, co-auteure de l’étude, a expliqué dans un communiqué : « La collision de deux galaxies à disque a provoqué l’effondrement du gaz – le carburant à partir duquel les étoiles se forment – vers leur centre, générant ainsi des milliards de nouvelles étoiles ». Et d’ajouter : « Ces collisions cosmiques se sont produites il y a environ huit à douze milliards d’années, lorsque l’univers traversait une phase d’évolution particulièrement active ».

Une analyse permise par ALMA

Pour mener à bien leurs travaux, publiés dans Nature, les chercheurs ont collaboré avec des institutions internationales, dont l’Observatoire de la Montagne Pourpre en Chine et l’Académie chinoise des sciences. Ils se sont appuyés sur les données recueillies par l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), le plus grand radiotélescope du monde, situé dans le désert d’Atacama au Chili.

Ils ont analysé des données collectées dans le cadre de divers projets, notamment A3COSMOS et A3GOODS, pour examiner une centaine de galaxies issues de l’univers primitif. ALMA leur a permis d’observer la distribution de la lumière extrêmement intense émise par ces galaxies dans le domaine submillimétrique. Ils ont ainsi constaté que les centres des galaxies caractérisées par une intense formation stellaire étaient intrinsèquement sphériques.

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Un modèle revisité de formation des galaxies elliptiques

Contrairement à l’hypothèse de la coalescence – fusion de deux galaxies après collision –, les chercheurs avancent que ces galaxies sphéroïdales se sont formées par des flambées d’étoiles résultant de l’accrétion de gaz froid et d’interactions galactiques. « Ces galaxies se forment rapidement : le gaz est aspiré vers l’intérieur pour alimenter les trous noirs et déclencher des explosions d’étoiles, qui se créent à un rythme dix à cent fois plus rapide que celui de la Voie lactée », explique le Dr Qing-Hua Tan, auteur principal de l’étude.

L’étape suivante consistera à combiner les données d’ALMA avec celles des télescopes spatiaux Euclid et James Webb. « Cela nous offrira une image plus complète de la formation des galaxies primitives et approfondira notre compréhension de l’évolution de l’univers depuis ses débuts », conclut Puglisi.

Source : Nature