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Une équipe internationale avec participation de l’Université de Genève (UNIGE) a découvert une galaxie compacte expulsant des photons ionisants. Une observation capitale qui confirme la théorie de la réionisation de l'univers après le Big Bang.
Suite au Big Bang, l’univers se dilate et la matière, en se refroidissant, se structure progressivement. Les premières étoiles et galaxies se forment quelque cent mille ans après. Environ un milliard d’années plus tard, on observe que l’Univers s’est réchauffé et que l’élément le plus abondant, l’hydrogène, est à nouveau ionisé, comme juste après le Big Bang.
La matière "normale" de l’univers primordial, c’est-à-dire vieux de 14 milliards d’années, se trouve en effet majoritairement sous forme de gaz. Les étoiles naissent de la concentration de ce gaz et s’agrègent pour constituer les premières galaxies. Le rayonnement UV émis par les étoiles contient de nombreux photons ionisants. C’est pourquoi les scientifiques soupçonnaient que les galaxies étaient responsables de la réionisation de l’univers.
Toutefois, pour pouvoir avoir un impact sur la réionisation cosmique, elles devaient "expulser" ces photons qui sont facilement absorbés, a indiqué mercredi l'UNIGE dans un communiqué. Mais en vingt ans de recherches, les chercheurs n’avaient encore jamais trouvé de galaxie capable de le faire.
Galaxies "petits pois"
Le professeur au Département d’astronomie de l'UNIGE Daniel Schaerer et une équipe internationale ont dès lors posé comme hypothèse qu’il fallait observer des galaxies "petits pois". Découvertes en 2007, elles constituent une classe spéciale et rare dans l’univers proche. Très compactes, elles produiraient des explosions ou vents suffisamment puissants pour expulser des photons ionisants.
Yuri Izotov, de l’Académie nationale des sciences d’Ukraine et premier auteur de l’étude, a consulté le Sloan Survey, un catalogue de plus d’un million de galaxies. De ce million, les chercheurs ont réussi à identifier cinq mille galaxies correspondant aux critères théorisés, à savoir suffisamment concentrées et émettant des flux de rayonnements UV très puissants. Cinq d’entre elles ont été choisies pour l’expérience.
En utilisant le télescope spatial Hubble, qui détecte les rayonnements UV, les chercheurs de l’UNIGE ont pu observer qu’effectivement la galaxie petit pois J0925, située à trois milliards d’années-lumière, expulse bel et bien des photons ionisants et ce, avec une force sans précédent.
Signature spectrale
Cette découverte capitale confirmerait ainsi l’hypothèse des astronomes contemporains. Elle sera étoffée par d’autres observations avec Hubble, afin de mieux comprendre le mécanisme d’expulsion des photons et de catégoriser quel type spécifique de galaxies permet cette réionisation.
Anne Verhamme, chercheuse à l’UNIGE, a également relevé que cette galaxie petits pois dévoile une signature spectrale très particulière. Son spectre Lyman-alpha, c’est-à-dire l’une des raies d’hydrogène qu’elle produit, est beaucoup plus étroit et puissant que chez les autres galaxies, confirmant ses prédictions théoriques.
Cette observation permet dès lors de mettre en place une méthode plus efficace dans la recherche de galaxies responsables de la réionisation cosmique il y a 13 à 14 milliards d’années.
Avancée considérable
Ces découvertes publiées dans la revue Nature constituent une avancée considérable, note l'UNIGE. Toutefois, la technologie actuelle ne donne qu’un premier aperçu des galaxies situées dans le premier milliard d’années de l’univers.
Le nouveau télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu en 2018, doit révolutionner le domaine. Il permettra de découvrir et de caractériser en détail les premières galaxies et les sources de la réionisation.
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