Vue d'artiste d'un Superwind dans une jeune galaxie massive. Crédit d'image: PPARC / David Hardy. Cliquez pour agrandir
Une équipe d'astronomes, dirigée par l'Université de Durham, a découvert les conséquences d'une explosion spectaculaire dans une galaxie à 11,5 milliards d'années-lumière. Leurs observations, rapportées aujourd'hui (14 juillet 2005) dans la revue Nature fournissent la preuve la plus directe à ce jour d'une galaxie presque déchirée par des explosions qui produisent un flux de matériel à grande vitesse appelé "Superwinds". Les observations ont été faites à l'aide du télescope William Herschel de 4,2 mètres de La Palma, dans lequel le Royaume-Uni est un acteur majeur.
Grâce à Superwinds, les galaxies sont censées projeter une partie importante de leur gaz dans l'espace intergalactique à des vitesses pouvant atteindre plusieurs centaines de kilomètres par seconde. La force motrice derrière eux est l'explosion de nombreuses étoiles massives au cours d'une explosion intense de formation d'étoiles au début de la vie de la galaxie, éventuellement assistée par l'énergie d'un trou noir super massif qui croît en son cœur.
Les super-vents sont essentiels à la théorie de la formation des galaxies pour plusieurs raisons: premièrement, ils limitent la taille des galaxies en empêchant la formation d'étoiles supplémentaires - sans eux, les modèles théoriques indiquent des galaxies beaucoup plus lumineuses que celles qui sont réellement vues dans le Space Magazine. Deuxièmement, ils transportent des éléments lourds - la poussière d'étoile - loin de leurs sites de production en étoiles dans l'espace intergalactique, fournissant la matière première pour les planètes et la vie à travers l'Univers. Alors que les théories prédisaient l'existence de Superwinds de ce type, les exemples précédemment observés étaient des phénomènes beaucoup plus petits dans les galaxies voisines. Ces observations fournissent certaines des preuves les plus directes à ce jour de l'existence de super-vents à grande échelle à l'échelle de la galaxie si loin dans l'histoire de l'Univers.
La découverte du Superwind a été faite en observant le gaz dans le halo d'une galaxie (connue sous le nom de «LAB-2»), qui à plus de 300 000 années-lumière de diamètre est environ trois fois plus grand que le disque de notre propre galaxie de la Voie lactée. Les astronomes ont découvert que la lumière du gaz d'hydrogène rougeoyant chaud est atténuée d'une manière très spécifique à travers toute la galaxie.
«Nous pensons que la gradation est causée par une coquille de matériau refroidi qui a été emportée par l'environnement par une explosion Superwind à l'échelle de la galaxie», a déclaré le Dr Richard Wilman de l'Université de Durham. «Sur la base de l'uniformité de l'absorption à travers la galaxie, il semble que l'explosion ait été déclenchée plusieurs centaines de millions d'années plus tôt. Cela permet au gaz de refroidir et de ralentir à partir de sa vitesse d'éjection élevée, et donc de produire l'absorption. Comme nous le voyons, la coquille est probablement à quelques centaines de milliers d'années-lumière devant sa galaxie mère », a ajouté le Dr Wilman.
Les astronomes se demandent depuis longtemps pourquoi les éléments clés pour la formation des planètes et, finalement, la vie (comme le carbone, l'oxygène et le fer) sont si largement distribués dans tout l'Univers; seulement 2 milliards d'années après le Big Bang, les régions les plus reculées de l'espace intergalactique s'en sont enrichies. Le Superwind observé dans cette galaxie montre comment de telles ondes de souffle peuvent voyager à travers l'espace transportant les éléments formés profondément dans les galaxies.
La capacité à obtenir des informations détaillées sur le gaz en deux dimensions dans toute la galaxie était cruciale pour la découverte et son interprétation. Cela a été rendu possible grâce à une technique connue sous le nom de spectroscopie à champ intégral, qui vient tout juste d'atteindre sa maturité sur les plus grands télescopes du monde.
Le Dr Joris Gerssen, un membre clé de l'équipe de Durham, explique: «La plupart de la spectroscopie astronomique est effectuée en plaçant une petite ouverture ou une fente étroite sur la cible, ce qui pour des sources complexes et étendues telles que cette galaxie donne une image plutôt incomplète» .
Pour surmonter ce problème, les astronomes ont utilisé un spectrographe de champ intégré appelé «Sauron» pour une grande étude des galaxies voisines, construit à l'Observatoire de Lyon par une collaboration d'astronomes français, néerlandais et britanniques.
Le Dr Gerssen a ajouté: "" Sauron est vraiment unique et sa haute efficacité signifie qu'il peut plus que résister aux instruments des plus grands télescopes du monde, environ deux fois la taille du télescope William Herschel. Néanmoins, la distance de notre galaxie cible signifiait que Sauron devait le regarder pendant plus de 15 heures pour faire cette découverte ».
«Sauron nous a fourni les meilleures preuves à ce jour pour un important flux sortant d'une galaxie subissant une énorme explosion d'étoiles. Ces mesures sont parmi les premières étapes vers la compréhension de la physique de la formation des galaxies. », A commenté le professeur Roger Davies, Université d'Oxford, l'un des instituts impliqués dans Sauron,« et nous sommes impatients d'utiliser des spectrographes bidimensionnels similaires construits pour Télescopes de 8 m; ceux-ci sonderont le processus de formation des galaxies à des temps encore plus anciens. »
À ce jour, les preuves d'observation des super-vents dans les jeunes galaxies de l'Univers lointain ont été en grande partie indirectes et circonstancielles; les efforts se sont concentrés sur la recherche de leurs signatures statistiques subtiles dans de grandes enquêtes sur les galaxies et les gaz intergalactiques.
Selon le professeur Richard Bower, de l'Institut de cosmologie computationnelle de l'Université de Durham, qui a initié la recherche, «les astronomes observent des débits à grande vitesse dans des galaxies formatrices d'étoiles éloignées depuis plusieurs années, mais jamais auparavant nous n'avons été en mesure d'évaluer leur véritable échelle des observations d'une seule galaxie. En profitant de la source d'émission très étendue de cette galaxie, nous pouvons voir le flux sortant comme une sorte de silhouette contre toute la galaxie. Cela suggère que les Superwinds sont vraiment à l'échelle de toute la galaxie, et qu'ils sont vraiment aussi importants que nos théories l'exigent. »
Source d'origine: communiqué de presse PPARC
