Communiqué de presse

Une raretée de l'espace : La plus lointaine galaxie à disque en rotation découverte

7 octobre 2024

Des chercheuses ont découvert la galaxie la plus lointaine semblable à la Voie lactée jamais observée. Baptisée REBELS-25, cette galaxie à disque semble aussi ordonnée que les galaxies actuelles, mais nous la voyons telle qu'elle était lorsque l'Univers n'avait que 700 millions d'années. Cela est surprenant car, selon notre compréhension actuelle de la formation des galaxies, les galaxies les plus anciennes devraient être plus chaotiques. La rotation et la structure de REBELS-25 ont été révélées grâce à ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), dont l'Observatoire Européen Austral (ESO) est partenaire.

Les galaxies que nous voyons aujourd'hui ont beaucoup évolué par rapport aux galaxies chaotiques et désordonnées que les astronomes observent généralement dans les premiers instants de l'Univers. "D'après notre compréhension de la formation des galaxies, nous nous attendons à ce que la plupart des galaxies primitives soient petites et désordonnées", explique Jacqueline Hodge, astronome à l'université de Leiden, aux Pays-Bas, et coautrice de l'étude.

Ces galaxies primitives désordonnées fusionnent les unes avec les autres, puis évoluent vers des formes plus lisses à un rythme incroyablement lent. Les théories actuelles suggèrent que, pour qu'une galaxie soit aussi ordonnée que notre Voie lactée - un disque en rotation avec des structures ordonnées comme des bras spiraux - des milliards d'années d'évolution doivent s'être écoulées. La détection de REBELS-25 remet toutefois en question cette échelle temporelle.

Dans cette étude, dont la publication a été acceptée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, les astronomes ont découvert que REBELS-25 est la galaxie à disque à forte rotation la plus éloignée jamais découverte. La lumière qui nous parvient de cette galaxie a été émise alors que l'Univers n'avait que 700 millions d'années, soit à peine 5 % de son âge actuel (13,8 milliards), ce qui rend la rotation ordonnée de REBELS-25 inattendue. "Le fait de voir une galaxie présentant de telles similitudes avec notre Voie lactée, qui est fortement dominée par la rotation, remet en question notre compréhension de la rapidité avec laquelle les galaxies de l'Univers primitif évoluent vers les galaxies ordonnées du cosmos actuel", explique Lucie Rowland, doctorante à l'université de Leyden et première autrice de l'étude.

REBELS-25 a été initialement détecté lors d'observations antérieures effectuées par la même équipe, également avec ALMA, qui est situé dans le désert d'Atacama au Chili. À l'époque, il s'agissait d'une découverte passionnante, montrant des signes de rotation, mais la résolution des données n'était pas assez fine pour en être sûr. Pour discerner correctement la structure et le mouvement de la galaxie, l'équipe a effectué des observations de suivi avec ALMA à une résolution plus élevée, ce qui a permis de confirmer la nature record de la galaxie. "ALMA est le seul télescope existant dont la sensibilité et la résolution permettent d'atteindre ce résultat", explique Renske Smit, chercheuse à l'université John Moores de Liverpool, au Royaume-Uni, et coautrice de l'étude.

Étonnamment, les données laissent également entrevoir des caractéristiques plus développées similaires à celles de la Voie lactée, comme une barre centrale allongée et même des bras spiraux, bien que d'autres observations soient nécessaires pour le confirmer. "Trouver d'autres preuves de structures plus évoluées serait une découverte passionnante, car il s'agirait de la galaxie la plus lointaine avec de telles structures observées à ce jour", déclare Lucie Rowland.

Ces futures observations de REBELS-25, ainsi que d'autres découvertes de galaxies en rotation précoce, pourraient transformer notre compréhension de la formation précoce des galaxies et de l'évolution de l'Univers dans son ensemble.

Plus d'informations

Cette recherche est présentée dans un article intitulé "REBELS-25 : Discovery of a dynamically cold disc galaxy at z=7.31" à paraître dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Les observations ont été réalisées dans le cadre du grand programme ALMA REBELS : Reionization Era Bright Emission Lines Survey.

L'équipe est composée de L. E. Rowland (Leiden Observatory, Leiden University, the Netherlands [Leiden]), J. Hodge (Leiden), R. Bouwens (Leiden), P. M. Piña (Leiden), A. Hygate (Leiden), H. Algera (Astrophysical Science Center, Hiroshima University, Japan [HASC]; National Astronomical Observatory of Japan, Japan), M. Aravena (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chile), R. Bowler (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester, UK), E. da Cunha (International Centre for Radio Astronomy Research, University of Western Australia, Australia; ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions), P. Dayal (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, the Netherlands), A. Ferrara (Scuola Normale Superiore, Italy [SNS]), T. Herard-Demanche (Leiden), H. Inami (HASC), I. van Leeuwen (Leiden), I. de Looze (Sterrenkundig Observatorium, Ghent University, Belgium), P. Oesch (Department of Astronomy, University of Geneva, Switzerland; Cosmic Dawn Center, Denmark), A. Pallottini (SNS), S. Phillips (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, UK [LJMU]), M. Rybak (Faculty of Electrical Engineering, Delft University of Technology, the Netherlands; Leiden; Netherlands Institute for Space Research, the Netherlands), S. Schouws (Leiden), R. Smit (LJMU), L. Sommovigo (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, USA), M. Stefanon (Departament d’Astronomia i Astrofísica, Universitat de València, Spain; Grupo de Astrofísica Extragaláctica y Cosmología, Universitat de València, Spain), P. van der Werf (Leiden).

L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), une installation astronomique internationale, est le fruit d’un partenariat entre l'ESO, l’U.S. National Science Foundation (NSF) et le National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en coopération avec la République du Chili. ALMA est financé par l'Observatoire Européen Austral (ESO) pour le compte de ses Etats membres, la NSF en coopération avec le National Research Council du Canada (NRC), le National Science Council of Tawain (NSC) et le NINS en coopération avec l’Academia Sinica (AS) à Taiwan et le Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). La construction et la gestion d'ALMA sont supervisées par l'ESO pour le compte de ses Etats membres, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO) dirigé par Associated Universities, Inc (AUI) en Amérique du Nord, et par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) pour l'Asie de l'Est. L’Observatoire commun ALMA (JAO pour Joint ALMA Observatory) apporte un leadership et un management unifiés pour la construction, la mise en service et l’exploitation d’ALMA.

L'Observatoire Européen Austral (ESO) permet aux scientifiques du monde entier de découvrir les secrets de l'Univers pour le bénéfice de tous. Nous concevons, construisons et exploitons des observatoires au sol de classe mondiale - que les astronomes utilisent pour s'attaquer à des questions passionnantes et transmettre la fascination de l'astronomie - et nous encourageons la collaboration internationale en astronomie. Créé en 1962 en tant qu'organisation intergouvernementale, l'ESO est aujourd'hui soutenu par 16 États membres (Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne, France, Finlande, Irlande, Italie, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse), ainsi que par l'État hôte du Chili et l'Australie en tant que partenaire stratégique. Le siège de l'ESO ainsi que son centre d'accueil et son planétarium, l'ESO Supernova, sont situés près de Munich en Allemagne, tandis que le désert chilien d'Atacama, un endroit magnifique offrant des conditions uniques pour observer le ciel, accueille nos télescopes. L'ESO exploite trois sites d'observation : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le Very Large Telescope et son Very Large Telescope Interferometer, ainsi que des télescopes de sondage tel que VISTA. Toujours à Paranal, l'ESO accueillera et exploitera le Cherenkov Telescope Array South, l'observatoire de rayons gamma le plus grand et le plus sensible au monde. Avec ses partenaires internationaux, l'ESO exploite APEX et ALMA à Chajnantor, deux installations qui observent le ciel dans le domaine millimétrique et submillimétrique. Au Cerro Armazones, près de Paranal, nous construisons "le plus grand œil au monde tourné vers le ciel" - l'Extremely Large Telescope de l'ESO. Depuis nos bureaux de Santiago du Chili, nous soutenons nos opérations dans le pays et nous nous engageons auprès des partenaires et de la société chiliens.

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Leiden, The Netherlands
Tél: +31 71 527 2727
Courriel: lrowland@strw.leidenuniv.nl

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Leiden Observatory, University of Leiden
Leiden, The Netherlands
Tél: +31 71 527 8450
Courriel: hodge@strw.leidenuniv.nl

Renske Smit
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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso2415.