Les fusions de galaxies ne sont pas particulièrement rares, mais ce sont des événements importants. Non seulement pour les galaxies impliquées, mais pour les scientifiques qui tentent de reconstituer la façon dont les galaxies évoluent. Maintenant, les astronomes utilisant ALMA ont trouvé le premier exemple de fusion de galaxies.
La paire de galaxies fusionnées en question s'appelle B14-65666, un nom peu maniable, mais scientifiquement utile. (Pour l'instant, nous l'appellerons «l'objet».) L'objet se trouve à 13 milliards d'années-lumière, dans la constellation de Sextans. Cela signifie que la lumière que nous voyons maintenant a quitté l'objet il y a 13 milliards d'années, peu de temps après le début de l'Univers.
Ce n'est pas la première fois que cet objet est repéré. Auparavant, le Hubble a repéré cet objet, mais il est apparu au Hubble comme deux objets distincts, probablement des amas d'étoiles. Mais l'équipe utilisant le réseau Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), peut-être le radiotélescope le plus sensible du monde, a montré que l'objet est en fait deux galaxies fusionnées il y a 13 milliards d'années.
Les résultats de ces nouvelles observations sont publiés dans les publications de la Société astronomique du Japon le 18 juin 2019. Le nom de l'article est «Big Three Dragons»: az = 7.15 Lyman Break Galaxy Detected in [OIII] 88 um, [CII ] 158 um et Dust Continuum avec ALMA. » L'auteur principal de l'étude est Takuya Hashimoto de l'Université Waseda, au Japon.
Lorsque Hubble a regardé l'objet, il s'est limité au spectre ultraviolet. Avec cette restriction, l'objet semblait être deux amas d'étoiles, un dans le nord-est et un dans le sud-ouest. Mais lorsque Hashimoto et son équipe ont utilisé le pouvoir d'Alma pour étudier l'objet, ils ont vu autre chose: les empreintes digitales révélatrices d'éléments chimiques.
ALMA a pu voir les émissions d'ondes radioélectriques de carbone, d'oxygène et de poussière dans l'objet. La détection de ces trois signaux a été la clé pour déverrouiller la nature de l'objet.
L'analyse a montré que l'objet a en effet deux parties, tout comme Hubble l'a vu. Mais les signaux du carbone, de l'oxygène et de la poussière ont ajouté une autre couche d'informations sur l'objet, grâce à ALMA. Il a montré que si les deux gouttes sont distinctes, elles forment un seul système. Chaque blob se déplace à une vitesse différente, ce qui montre qu'il s'agit de deux galaxies fusionnant.
"Avec des données riches d'ALMA et de HST, combinées à une analyse de données avancée, nous pourrions assembler les pièces pour montrer que le B14-65666 est une paire de galaxies fusionnantes à l'ère la plus ancienne de l'Univers", explique Hashimoto dans un communiqué de presse. "La détection des ondes radio de trois composants dans un objet aussi éloigné démontre la grande capacité d'ALMA à enquêter sur l'Univers lointain."
Selon l'étude, l'objet est maintenant le plus ancien exemple connu d'une fusion de galaxies. Les chercheurs ont également estimé la masse stellaire totale de B14-65666 à moins de 10% de la masse de la Voie lactée. Cela signifie que l'objet en est aux premiers stades de son évolution. Cela a du sens, car il est ancien.
Même si l'objet est jeune, il est beaucoup plus actif dans la production d'étoiles que notre propre galaxie. Les observations ALMA ont détecté des températures et une luminosité élevées dans la poussière. Les auteurs disent que c'est probablement le résultat d'un rayonnement ultraviolet très puissant produit par la formation active d'étoiles. Cette formation d'étoiles active est une autre indication de la fusion des galaxies, car les galaxies en collision subissent beaucoup de compression de gaz, ce qui déclenche des explosions de formation d'étoiles. Comme le disent les auteurs dans leur article, «… nous soutenons que le B14-65666 est une galaxie éclatée par les étoiles induite par une fusion majeure.»
"Notre prochaine étape consiste à rechercher de l'azote, un autre élément chimique majeur, et même la molécule de monoxyde de carbone", a déclaré Akio Inoue, professeur à l'Université Waseda et membre de l'équipe de recherche. "En fin de compte, nous espérons comprendre par observation la circulation et l'accumulation d'éléments et de matériaux dans le contexte de la formation et de l'évolution des galaxies."
Les fusions de galaxies sont une partie importante de l'évolution des galaxies. Souvent, une plus grande galaxie avale une plus petite. Les petites galaxies peuvent fusionner pour en former de plus grandes, bien que cela soit rare. Notre propre voie lactée a connu des fusions qui l'ont aidée à atteindre sa taille actuelle énorme.
Dans un article de 2018, les astronomes ont présenté des preuves basées sur un siècle d'observations montrant que la Voie lactée contient une population d'étoiles d'une galaxie différente. Il y a environ dix milliards d'années, une autre galaxie est entrée en collision avec la nôtre, laissant derrière elle une population distincte d'étoiles dans le halo intérieur galactique. Les auteurs de cet article ont fait valoir que ces étoiles proviennent d'une petite galaxie qui avait à peu près la taille du petit nuage magellanique.
Dans environ 4,5 milliards d'années, la Voie lactée entrera en collision avec la galaxie d'Andromède et fusionnera. La galaxie résultante sera appelée, éventuellement, Milkdromeda. Et en ce moment, la Voie lactée fusionne avec, ou mange, la galaxie fantôme beaucoup plus petite appelée Antlia 2 (Ant 2).
Les auteurs de l'étude pensent que, tout comme notre Voie lactée, il peut y avoir plus de fusions dans le futur des objets (passé?) Qui sont jusqu'à présent non détectées. Dans le document, ils disent: «Bien que nos données actuelles ne montrent pas d'objets compagnons autour de B14-65666, de futures données ALMA plus profondes pourraient révéler des galaxies compagnes autour de B14-65666.» Ils concluent que l'objet est un candidat de choix pour les observations de suivi. «Compte tenu de la richesse des données disponibles et de la nature spatialement étendue, le B14-65666 est l'une des meilleures cibles pour les observations de suivi avec ALMA et <le> télescope spatial James Webb…»
Sources:
- Communiqué de presse: ALMA trouve le premier exemple de fusion de galaxies
- Document de recherche: «Big Three Dragons»: une galaxie Lyman Break z = 7,15 détectée dans [Oiii] 88 µm, [Cii] 158 µm et un continuum de poussière avec ALMA
- Entrée Wikipedia: Galaxy Merger
- Document de recherche: La fusion qui a conduit à la formation du halo stellaire interne de la Voie lactée et du disque épais
- Observatoire ALMA
