Les astronomes ont trouvé une galaxie «  Benjamin Button  »

À 1,2 milliard d’années de jeunesse, la galaxie ALESS 073.1 devrait avoir l’aspect chaotique d’une galaxie jeune – un groupe diffus et naissant d’étoiles et de gaz en suspension dans l’univers primitif. Au lieu de cela, cette galaxie primordiale en étoile a un renflement central et une ceinture rotative qui la font paraître des milliards d’années plus vieilles. Cet étrange coin de l’univers a été récemment imaginé par l’Atacama Large Millimeter Array au Chili.

Une équipe internationale d’astronomes a exploré le développement rapide de la galaxie naissante dans une analyse récente publié dans la revue Scientific Reports. Ils ont trouvé que l’âge d’ALESS était inférieur à 10% de l’âge actuel de l’univers, mais certaines parties de sa structure indiquent une entité beaucoup plus ancienne. Plus précisément, la présence d’un renflement au centre de la galaxie et d’un disque rotatif entourant ce centre, caractéristique que les astronomes n’ont historiquement vue que dans les galaxies qui ont eu plus de temps pour se former, à l’échelle de milliards d’années.

«L’attente générale jusqu’à il y a quelques années était que les galaxies de l’univers primordial devraient être très chaotiques et turbulentes», a déclaré Federico Lelli, astronome à l’Observatoire astrophysique d’Arcetri en Italie, lors d’un appel vidéo. Lelli, auteur principal du nouvel article, a commencé les travaux à l’Observatoire européen austral de Munich et les a poursuivis à l’Université de Cardiff. «On s’attendrait à voir des mouvements de gaz chaotiques. Mais cela est en contradiction avec ce que nous voyons dans cette galaxie.

Dans le tumulte de l’univers primitif, l’idée était que de nouvelles étoiles, et plus tard des galaxies, se formeraient à partir de l’accrétion de gaz et de matière provenant de l’éther interstellaire. L’équipe de la galaxie Lelli observée suggère que la chronologie de la formation galactique doit être revue.

«Pour le dire en termes humains, cette galaxie a environ 8 ans, mais elle ressemble à un adolescent ou à une personne adulte,» Lelli said.

L’équipe de recherche n’a pas vu directement le renflement, ce qui indique une densité d’étoiles qui entourent généralement un trou noir supermassif au centre d’une galaxie. Au contraire, ils ont déduit la présence du renflement en mesurant le mouvement du gaz et de la poussière dans la galaxie. Il en va de même pour la rotation de la galaxie – que l’équipe a pu déterminer à partir de mesures de gaz de chaque côté de la galaxie, indiquant que du gaz se déplaçait vers le spectateur tandis que le gaz de l’autre côté s’éloignait.

Le renflement aurait pu se produire par une fusion avec une autre galaxie ou par une structure galactique intrinsèquement instable, bien que Lelli ait déclaré que cette dernière était moins probable.

«Cette découverte spectaculaire remet en question notre compréhension actuelle de la façon dont les galaxies se forment parce que nous pensions que ces caractéristiques n’apparaissaient que dans les galaxies« matures », pas chez les jeunes», a déclaré le co-auteur Timothy Davis, astronome à l’Université de Cardiff, dans un communiqué de presse universitaire.

Bien que l’âge du disque rotatif d’ALESS ne soit pas connu, son existence à 1,2 milliard d’années précède toujours tout autre disque galactique connu.

«Il y a dix ans, nous pensions que les disques se formaient peut-être à mi-chemin de l’ère de l’univers», a déclaré Lelli. Puisque l’univers a environ 13,8 milliards d’années, ce serait il y a environ 6,9 milliards d’années. «Et maintenant, nous sommes à 10%. Le poteau de but recule et recule dans le temps. »

Les observations d’ALESS suggèrent que la formation d’autres galaxies primitives pourrait être plus complexe qu’on ne le pensait auparavant.

« La question, bien sûr, est de savoir dans quelle mesure un objet comme celui-ci est courant et si c’est la règle ou l’exception », a déclaré Lelli. «Pour résoudre ce problème, nous prévoyons d’observer davantage de galaxies avec une résolution similaire.»

Ces observations d’autres galaxies étaient censées avoir lieu l’année dernière, mais la pandémie de covid-19 a fait obstacle. Pour un observatoire comme ALMA, qui accueille des centaines de personnes au milieu d’un désert, les recherches ont dû être suspendues. Lelli espère que regarder d’autres galaxies aidera à contextualiser le visage mature d’ALESS 073.1. Avec le prochain lancement du télescope spatial James Webb et du construction du télescope Extrêmement grand de l’Observatoire européen austral, il est juste de dire que l’avenir de l’observation spatiale est prometteur, à condition que nous prenions le temps de regarder.