ESO : Les secrets d’un Globule spatial géant

Globule Lyman-alpha
simulation cosmologique d’un Globule Lyman-alpha. Crédit: J.Geach/ D.Narayanan/ R.Crain

 Les secrets d’un Globule spatial géant

Un globule spatial est un gigantesque nuage de gaz d’hydrogène qui peut s’étendre sur des centaines de milliers d’années-lumière et qui se situe à de très grandes distances cosmiques. En observant le Globule Lyman-alpha avec ALMA et d’autres télescopes des scientifiques ont percé le secret qui l’entourait. L’ESO a publié un communiqué de presse sur cette découverte le 19 septembre 2016, Agences-Spatiales vous propose de le découvrir et de comprendre les secrets du Globule Spatial:

ALMA perce les secrets d’un Globule spatial géant

Les Globules Lyman-alpha (LABs) sont de gigantesques nuages de gaz d’hydrogène qui peuvent s’étendre sur des centaines de milliers d’années-lumière et qui se situent à de très grandes distances cosmiques. Les LABs tirent leur appellation de ce rayonnement caractéristique qu’ils émettent dans l’ultraviolet, la raie Lyman-alpha [1]. Des années après leur découverte, les processus à l’origine de ces LABs demeuraient énigmatiques. De nouvelles observations effectuées par ALMA viennent enfin de percer ce mystère.

L’un des Globules Lyman-alpha les plus étendus connus à ce jour, celui ayant fait l’objet d’un plus grand nombre d’études également, a été baptisé SSA22-Lyman-alpha blob 1, ou LAB-1. Niché au cœur d’un vaste amas de galaxies aux premiers stades de sa formation, il fut le tout premier objet de ce type à être découvert – c’était en l’an 2000. Il se situe à si grande distance de la Terre que sa lumière a mis quelque 11,5 milliards d’années à nous parvenir.

Une équipe d’astronomes pilotée par Jim Geach du Centre de Recherche Astrophysique de l’Université de Hertfordshire au Royaume-Uni, a utilisé le Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l’Atacama (ALMA), connu pour sa capacité inégalée à observer la lumière en provenance des nuages de poussière froids des lointaines galaxies, pour sonder les profondeurs de LAB-1. Ce qui leur a permis de repérer et de résoudre diverses sources d’émission submillimétrique [2].

Puis ils ont combiné les images d’ALMA avec des données d’observation de l’instrument MUSE (Explorateur Spectroscopique Multi-Unités) installé sur le Très Grand Télescope (VLT) de l’ESO. La cartographie de l’émission Lyman-alpha déduite des données de MUSE a permis de localiser les sources ALMA au cœur même du Globule Lyman-alpha, soit à l’endroit précis où naissent les étoiles, à un rythme quelque 100 fois supérieur à celui qui caractérise la Voie Lactée.

Une imagerie plus profonde acquise par le Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA et la méthode de spectroscopie employée à l’Observatoire W.M. Keck [3] ont par ailleurs révélé la présence, dans l’environnement immédiat des sources ALMA, de nombreuses galaxies compagnons faiblement lumineuses susceptibles de bombarder les sources ALMA centrales, et donc d’accentuer leur rythme de formation stellaire.

L’équipe a ensuite utilisé un outil sophistiqué de simulation de la formation galactique, et démontré que l’émission Lyman-alpha du vaste nuage lumineux pouvait résulter de la dissémination du gaz d’hydrogène environnant par le rayonnement ultraviolet généré par la formation d’étoiles au sein des sources ALMA. Ce qui donnerait lieu au Globule Lyman-alpha observé.

Jim Geach, l’auteur principal de cette nouvelle étude, précise : “Imaginez un lampadaire par nuit de brouillard – la lueur diffuse que vous apercevez résulte de la dispersion des minuscules gouttelettes d’eau par la lumière. Substituez au lampadaire une galaxie dotée d’un taux élevé de formation stellaire et au brouillard un vaste nuage de gaz intergalactique. Vous obtenez un semblable résultat : les galaxies illuminent leur proche environnement.”

nfographie du fonctionnement d’un Globule Lyman-alpha
Ce diagramme explique la brillance d’un Globule Lyman-alpha, l’un des objets les plus étendus et les plus lumineux de l’Univers. Crédits : ESO/J. Geach

Comprendre les processus de formation et d’évolution des galaxies constitue un immense défi. Parce qu’ils sont vraisemblablement des sites de formation des galaxies les plus massives de l’Univers, les Globules Lyman-alpha suscitent un vif intérêt auprès des astronomes. L’émission Lyman-alpha étendue renseigne notamment sur les processus à l’œuvre au sein des nuages de gaz primordiaux qui encerclent les jeunes galaxies – une région particulièrement difficile à étudier, qu’il s’avère pourtant essentiel de mieux cerner.

Jim Geach conclut ainsi : “Obtenir, grâce à ces globules, un rare aperçu des processus à l’œuvre dans le proche environnement de ces jeunes galaxies en pleine croissance est particulièrement excitant. Longtemps, l’origine de l’émission Lyman-alpha étendue est demeurée controversée. Mais la combinaison de nouvelles observations et de simulations de pointe nous a certainement permis de résoudre un mystère vieux de 15 ans : le Globule Lyman-alpha 1 constitue le site de formation d’une galaxie elliptique massive qui, un jour, occupera le centre d’un amas géant. Nous voyons là un instantané de l’assemblage de cette galaxie voici 11,5 milliards d’années.”

Source

Le communiqué original publié le 19/09/2016 par l’ESO est ici.