Astronomie

Pourquoi voit-on encore des galaxies vieilles de 10 milliards d'années ?

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Je n'ai jamais vraiment compris pourquoi nous pouvons encore voir des galaxies à 10 milliards d'années-lumière. L'âge de l'univers est estimé à 13,9 milliards d'années et nous vivons sur une planète qui a environ 4 milliards d'années. L'univers a vu le jour il y a 13,9 milliards d'années et s'est étendu incroyablement rapidement, mais ces galaxies qui ont été créées au cours de ces premières années nous sont toujours visibles via l'incroyable télescope Hubble (voir les dernières de Hubble). Ces galaxies auraient sûrement disparu depuis longtemps, alors pourquoi pouvons-nous encore voir la lumière d'il y a si longtemps ? Comment pouvons-nous voir de plus en plus loin au début de l'univers parce que la lumière du moment du big bang et des éons suivants serait sûrement passée par nous il y a longtemps ?


Comment pouvons-nous voir de plus en plus loin au début de l'univers parce que la lumière du moment du big bang et des éons suivants serait sûrement passée par nous il y a longtemps ?

Un moyen simple et intuitif de comprendre cette partie de votre question : le Bigbang s'est produit partout, dans tout l'espace. Au fil du temps, nous voyons des parties plus éloignées du bigbang, ou plutôt du fond des micro-ondes, qui est le phénomène le plus éloigné que nous puissions voir. Le bigbang tel qu'il s'est produit par exemple il y a 1 milliard d'années est passé par nous il y a longtemps. Aujourd'hui, nous voyons le bigbang tel qu'il s'est produit il y a 13,8 milliards d'années.


Plus nous regardons profondément dans l'espace, plus nous regardons loin dans le passé. Donc, si nous prenons des photos de galaxies distantes de 10 milliards d'années, nous les voyons telles qu'elles étaient il y a 10 milliards d'années.


Ces galaxies se trouvaient à 10 milliards d'années-lumière de la Terre. La lumière prendrait donc beaucoup plus de temps pour arriver ici et cette lumière qui a maintenant 10 milliards d'années de plus peut être vue maintenant. Même la lumière du Soleil met 8 minutes pour nous parvenir. Donc, si le soleil disparaît soudainement (très peu probable), nous ne le saurons pas avant 8 minutes.


Nous ne pouvons pas voir à quoi ressemblent ces galaxies en ce moment. Si une galaxie semble se trouver à 10 milliards d'années-lumière, cela signifie également que la lumière a mis 10 milliards d'années pour nous atteindre. C'est un peu déroutant que "distance" et "temps" soient parfois la même chose en astronomie.

Ainsi, la lumière que les galaxies émettent aujourd'hui (si elles existent encore) nous parviendra dans 10 milliards d'années. Ce que nous voyons en ce moment, c'est de la lumière qui a été émise il y a 10 milliards d'années.

Cela signifie également qu'en regardant à la distance la plus éloignée possible, nous pouvons voir la lumière qui a été créée peu de temps après le big bang. L'une de ces sources de lumière est le rayonnement de fond omniprésent qui a probablement été créé par le big bang lui-même. C'est facile à voir car il comble tous les écarts entre les objets célestes.

Malheureusement, cela signifie également que nous obtenons toujours une vision "obsolète" de l'univers. Si des extraterrestres commençaient à projeter des étoiles de l'autre côté de notre galaxie, il nous faudrait 100'000 ans pour voir la lumière.


Une planète rocheuse découverte autour d'une étoile vieille de 10 milliards d'années

Par : Monica Young 13 janvier 2021 1

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Les astronomes ont trouvé une planète de la taille de la Terre (mais pas du tout semblable à la Terre) autour d'une ancienne étoile qui a une belle vue dégagée sur notre galaxie.

L'interprétation de cet artiste montre TOI-561, l'une des étoiles les plus anciennes et les plus pauvres en métal connues dans la Voie lactée. Cette étoile abrite une exoplanète rocheuse chaude (au centre) ainsi que deux planètes gazeuses (à gauche).
Observatoire W. M. Keck / Adam Makarenko

Les astronomes ont découvert trois planètes en orbite autour d'une étoile vieille d'environ 10 milliards d'années, dont une rocheuse. L'étoile, TOI 561 (ce qui signifie qu'il s'agissait du 561e objet d'intérêt du satellite Transiting Exoplanet Survey), se trouve dans la plus ancienne de notre galaxie. disque épais, ce qui signifie que ses planètes ont une belle vue du haut de la spirale de la Voie lactée.

L'étoile a trois planètes, avec des diamètres de 1,45, 2,9 et 2,3 fois ceux de la Terre. Le plus interne est rocheux, avec trois fois la masse de la Terre, mais sur une période de 0,44 jour, il ressemble tout sauf à la Terre. Sa température de surface diurne est d'environ 2500K (4000°F). C'est au moins deux fois plus chaud que le magma de la Terre, et il est sûrement en fusion. Ce à quoi cela ressemble est incertain, car comme le note la scientifique principale Lauren Weiss (Université d'Hawaï, Manoa), "Il dépasse les températures là où les géophysiciens ont fabriqué de la lave en laboratoire".

Illustration montrant les composants structurels de la Voie lactée. L'étoile TOI 561 est située dans le disque épais (marqué en rouge-orange), qui contient une population d'étoiles clairsemée et plus âgée.
Kaley Brauer / MIT

Les astronomes ont déjà trouvé des planètes autour de vieilles étoiles, et même autour d'étoiles chimiquement pauvres qui ont une pénurie d'éléments lourds. Pourtant, le simple fait que cette planète ait vu le jour intéresse les astronomes. "Nous avons maintenant la preuve que l'univers a formé des planètes rocheuses au cours des 10 derniers milliards d'années, soit plus du double de l'âge de notre propre système solaire, et presque depuis l'origine de l'univers lui-même", a déclaré Weiss.


La galaxie d'Andromède dévore d'autres galaxies depuis qu'elle est bébé (et la Terre est la prochaine)

Le cannibale d'à côté a un appétit encore plus puissant qu'on ne le pensait.

Comme la plupart des grandes galaxies, la Voie lactée est une cannibale de sang-froid, avec une histoire d'engloutissement de plus petites galaxies afin de maintenir sa belle figure en spirale. Mais, dans quelques milliards d'années, notre maison cosmique pourrait rencontrer son égal avec un voisin tout aussi affamé appelé Andromède.

Andromède, la grande galaxie la plus proche de la nôtre, est sur le point de fusionner avec la Voie lactée dans environ 4,5 milliards d'années. Comment le monstrueux smash-up va-t-il changer la forme des galaxies participantes ? C'est quelqu'un devine. Mais, étant donné la taille d'Andromède, les astronomes savent que notre voisin n'est pas en reste lorsqu'il s'agit de jouer au tir à la corde galactique – et, selon une nouvelle recherche publiée aujourd'hui (2 octobre) dans le journal Nature, Andromède a peut-être un passé bien plus cannibale que ce que les scientifiques lui attribuent.

À l'aide des observations de cinq télescopes différents, les auteurs de l'étude ont observé le halo diffus d'étoiles au bord de l'orbite d'Andromède et ont détecté au moins deux amas d'étoiles avec des trajectoires et des vitesses distinctes qui ne semblaient pas se correspondre, ou le reste de la galaxie. Sur la base de l'âge estimé de ces amas, l'équipe a déterminé qu'il s'agissait des restes de deux anciennes galaxies naines qu'Andromède avait dévorées il y a longtemps – l'une engloutie il y a quelques milliards d'années et l'autre engloutie il y a près de 10 milliards d'années.

Ces découvertes, basées sur une petite fraction seulement des étoiles constitutives d'Andromède, pourraient de même représenter une petite fraction des restes cosmiques d'autres fusions tout au long de la durée de vie de 10 milliards d'années de la galaxie.

"Andromède a un halo stellaire beaucoup plus grand et plus complexe que la Voie lactée, ce qui indique qu'elle a cannibalisé beaucoup plus de galaxies, peut-être des plus grandes", a déclaré l'auteur principal de l'étude Dougal Mackey, astronome à l'Université nationale australienne dit dans un communiqué. "Savoir à quel genre de monstre notre galaxie est confrontée est utile pour découvrir le destin ultime de la Voie lactée."

Dans la nouvelle étude, Mackey et ses collègues ont concentré leurs observations sur 92 amas d'étoiles qui avaient été identifiés lors de précédents relevés d'Andromède. Chacun de ces amas était situé dans le halo de la galaxie, à plus de 81 000 années-lumière du centre galactique, où les mouvements inhabituels des restes galactiques déchiquetés seraient les plus faciles à repérer. (Andromède mesure environ 110 000 années-lumière de diamètre, tandis que les estimations pour la circonférence de la voie lactée placez-le entre 100 000 et 200 000 années-lumière.)

Les chercheurs ont estimé les vitesses et les orbites apparentes de 77 de ces amas, trouvant deux groupes distincts : un amas plus ancien, tourbillonnant perpendiculairement au disque de la galaxie, et un amas plus jeune orbitant à un angle d'environ 90 degrés par rapport aux anciens. Les chercheurs ont interprété ces groupes comme les vestiges de deux anciens événements de fusion qui se sont produits à des milliards d'années d'intervalle.

Ces découvertes ne font pas grand-chose pour régler la question de « Qui gagnerait dans un combat galactique : Andromède ou la Voie lactée ? » Heureusement, les astronomes ont encore quelques milliards d'années pour le déterminer.


Hubble révèle les plus anciennes galaxies de l'univers

Les nouvelles images de Frontier Fields montrent des étoiles de 13 milliards d'années.

Les astronomes du télescope spatial Hubble ont publié mardi des vues des plus anciennes galaxies jamais vues, vieilles d'environ 13,2 milliards d'années. Ils offrent des aperçus intrigants de la naissance chaotique des premières étoiles.

Les images sont les premières d'une série intitulée Frontier Fields.

Expliquer les premières étoiles répondrait aux questions des astronomes sur la façon dont des galaxies telles que notre propre Voie lactée sont apparues et comment des étoiles telles que notre soleil en sont venues à résider dans une galaxie.

L'univers a environ 13,7 milliards d'années. Depuis 1995, le télescope spatial Hubble a fourni aux astronomes des aperçus de galaxies de plus en plus proches en âge des premiers jours du cosmos. Hubble a commencé avec une image Deep Field produite en se concentrant sur la Grande Ourse pendant 43 heures, découvrant des galaxies vieilles de plus de 12 milliards d'années.

Les dernières images, présentées lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Washington, DC, montrent des galaxies quelque 500 millions d'années plus anciennes que ces images autrefois révolutionnaires.

À cette époque précoce, les galaxies étaient "des taches bleu vif, plus proches [together], plus petites - et elles sont partout", explique l'astronome Garth Illingworth de l'Université de Californie à Santa Cruz, qui a présenté un aperçu de quatre galaxies étonnamment brillantes de cette début de l'ère, vu à la fois par Hubble et le télescope spatial Spitzer de la NASA.

Alors que ces premières galaxies ne pesaient qu'environ un pour cent du poids de la Voie lactée, elles ont probablement produit des étoiles environ 50 fois plus fréquemment que notre galaxie ne le fait actuellement.

"Il est très important de comprendre comment ces premières galaxies se sont formées pour comprendre notre propre galaxie aujourd'hui", explique l'astronome Eilat Glikman du Middlebury College du Vermont.

Comme Einstein l'a montré il y a un siècle, la gravité courbe la lumière. Les images de Hubble First Frontier s'appuient sur la gravité d'un groupe plus proche et étroitement emballé de plusieurs centaines de galaxies, appelé Abell 2744, pour courber la lumière des galaxies plus lointaines et plus anciennes.

L'effet de courbure focalise la lumière des anciennes galaxies, les faisant apparaître 10 à 20 fois plus grandes qu'elles ne le seraient autrement. Cette lentille gravitationnelle permet à Hubble de voir les galaxies anciennes les plus éloignées.

"Il y a une énorme quantité de science qui sortira des champs frontaliers", a déclaré l'astronome Michael West de l'observatoire Maria Mitchell, qui ne faisait pas partie de l'équipe de découverte. "De nombreux astronomes attendent avec impatience de mettre la main sur les données!"

Malheureusement, l'effet de lentille gravitationnelle déforme également les anciennes galaxies comme un "miroir de maison amusant", dit West. "Imaginez que vous ne puissiez voir que le visage déformé de quelqu'un dans un miroir de cirque et que vous deviez dessiner une image de ce à quoi cette personne ressemble vraiment sans pouvoir la voir directement."

Heureusement, les astronomes peuvent estimer la quantité de distorsion produite par la lentille gravitationnelle et reconstruire une image des galaxies lointaines et de leurs propriétés.

Pour l'instant, l'image peinte par ces images est celle d'un univers primitif où la production d'étoiles a augmenté et les galaxies sont devenues de plus en plus grandes au cours des quatre premiers milliards d'années de l'univers.

Quand il s'agit de voir les premières étoiles, dit Glikman, "nous devons faire attention que la pointe de l'iceberg ressemble vraiment à la base de l'iceberg". Mais ces premières galaxies "sont de très bons indicateurs de ce qui se passait au début de l'univers".


Pourquoi voit-on encore des galaxies vieilles de 10 milliards d'années ? - Astronomie




Des galaxies hyperactives parcourent l'Univers ancien
DR EMILY BALDWIN
L'ASTRONOMIE MAINTENANT
Publié: 06 août 2009

Les astronomes ont mesuré les mouvements d'étoiles pour la première fois dans une galaxie très éloignée, tournant autour de son hôte à une vitesse deux fois supérieure à celle de notre Soleil à travers la Voie lactée.

Les étoiles rapides peuvent aider les astronomes à comprendre comment de telles galaxies compactes se forment si tôt dans l'Univers, puis évoluent vers les galaxies que nous voyons dans l'Univers d'aujourd'hui, vieux de 13,7 milliards d'années.

Cette illustration compare la Voie lactée avec une galaxie compacte dans l'Univers primitif. Image : NASA, ESA et A. Feild (STScI).

"Cette galaxie est très petite, mais les étoiles tourbillonnent comme si elles se trouvaient dans une galaxie géante que nous trouverions plus près de nous et pas si loin dans le temps", explique Pieter van Dokkum, professeur d'astronomie et de physique à l'Université de Yale. Les étoiles affichent des vitesses de plus de 1,6 million de kilomètres par heure.

Van Dokkum et ses collègues ont utilisé les données du télescope spatial Hubble pour confirmer la taille de la galaxie, et le télescope Gemini South de huit mètres au Chili pour collecter suffisamment de lumière pour déterminer les mouvements des étoiles. Ces observations spectroscopiques dans le proche infrarouge de la galaxie 1255-0 ont duré 29 heures pour permettre la collecte de la faible lumière.

"En regardant cette galaxie, nous pouvons remonter dans le temps et voir à quoi ressemblaient les galaxies dans un passé lointain lorsque l'Univers était très jeune", explique Mariska Kriek, membre de l'équipe de l'Université de Princeton. La galaxie 1255-0 est née alors que l'Univers n'avait que trois milliards d'années.

L'équipe espère que les résultats permettront de mieux comprendre comment se forment des galaxies aussi compactes et massives, et pourquoi elles ne sont pas visibles dans l'univers local d'aujourd'hui. "Une possibilité est que nous examinions ce qui sera finalement la région centrale dense d'une très grande galaxie", déclare Marijn Franx de l'Université de Leyde. "Le centre des grandes galaxies s'est peut-être formé en premier, probablement avec les trous noirs géants dont nous savons qu'ils existent dans les grandes galaxies d'aujourd'hui que nous voyons à proximité."

La prochaine étape sera de capturer ces galaxies en train de se former, comme avec la nouvelle Wide Field Camera 3 de Hubble. "Les ancêtres de ces galaxies extrêmes devraient avoir des propriétés assez spectaculaires car elles ont probablement formé une énorme quantité d'étoiles, en plus d'un trou noir massif, dans un laps de temps relativement court », explique van Dokkum.

Des travaux récents ont révélé que les plus anciennes galaxies les plus lumineuses de l'Univers primitif sont également très compactes, mais présentent des masses similaires à celles des galaxies elliptiques d'aujourd'hui. Les galaxies les plus massives que nous voyons dans l'Univers local qui ont une masse similaire à 1255-0 sont généralement cinq fois plus grandes qu'une jeune galaxie compacte, donc comprendre comment les galaxies ont tellement grandi au cours des 10 derniers milliards d'années est un élément clé de la preuve dans finalement résoudre cette énigme.

Les résultats de cette étude sont présentés dans le numéro du 6 août de la revue Nature, avec un document d'accompagnement dans le Journal d'astrophysique.


Nouvelles de l'espace : des astronomes repèrent un système planétaire vieux de 10 milliards d'années à l'aide d'un satellite de la NASA

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La NASA Tess lancée pour trouver des planètes en dehors de notre système solaire

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Une étoile à 280 années-lumière de la Terre appelée TOI-561 est l'une des plus anciennes étoiles de la Voie lactée. L'étoile s'est formée il y a 10 milliards d'années et a une masse qui correspond à environ 80% de celle du Soleil. Des astronomes utilisant le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA ont découvert que l'étoile a trois planètes en orbite.

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TESS est capable d'étudier la masse, la taille, la densité et l'orbite d'une grande cohorte de petites planètes, y compris un échantillon de planètes rocheuses dans les zones habitables de leurs étoiles hôtes.

Le satellite fonctionne en recherchant des baisses de luminosité révélatrices indiquant potentiellement des transits planétaires - les passages de mondes en orbite à travers leurs étoiles mères et leurs faces.

En étudiant l'étoile à l'aide de TESS, les chercheurs ont pu repérer trois planètes en orbite autour de l'étoile.

Une de ces planètes est une super-Terre - un grand monde rocheux qui a des caractéristiques similaires à notre planète.

Nouvelles de l'espace : des astronomes repèrent un système planétaire vieux de 10 milliards d'années à l'aide d'un satellite de la NASA (Image : Adam Makarenko / Observatoire W.M. Keck.)

Une étoile à 280 années-lumière de la Terre appelée TOI-561 est l'une des plus anciennes étoiles de la Voie lactée (Image : GETTY)

La super-Terre, cependant, est si proche de l'étoile qu'il ne lui faut que 0,44 jour terrestre pour terminer une orbite.

À ce rythme, il y aurait plus de deux ans sur la super-Terre, appelée TOI-561b, pour une journée ordinaire sur Terre.

Le co-auteur de l'étude, le Dr Stephen Kane, astrophysicien planétaire à l'Université de Californie à Riverside, a déclaré : « Pour chaque jour que vous passez sur Terre, cette planète orbite deux fois autour de son étoile.

&ldquoUne partie de la raison de l'orbite courte est la proximité de la planète avec son étoile, qui crée également une chaleur incroyable.

Le satellite TESS (Image : NASA)

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&ldquoSa température de surface moyenne estimée est supérieure à 1 727 degrés Celsius (2 000 degrés Kelvin) - beaucoup trop chaude pour accueillir la vie telle que nous la connaissons aujourd'hui, même si cela a peut-être été possible autrefois.&rdquo

TOI-561b est 3,2 fois la taille de la Terre mais a une masse similaire qui indique sa composition rocheuse.

Le Dr Kane a poursuivi : &ldquoNous avons calculé que sa densité était la même que celle de notre planète.

&ldquoC'est surprenant car vous&rsquod vous attendez à ce que la densité soit plus élevée. Ceci est cohérent avec l'idée que la planète est extrêmement ancienne.»

Télescope Hubble en chiffres (Image : EXPRESS)

La chercheuse postdoctorale de l'Université d'Hawaï, Lauren Weiss, a ajouté : &ldquoTOI-561b est l'une des plus anciennes planètes rocheuses jamais découvertes.

&ldquoSon existence montre que l'Univers forme des planètes rocheuses presque depuis sa création il y a 14 milliards d'années.&rdquo

Le système planétaire, en général, est pauvre en métal, ce qui est probablement dû à l'âge de l'étoile.

TOI-561 appartient à une population d'étoiles appelées étoiles à disques épais galactiques.

Mme Weiss a déclaré : &ldquoStars dans cette région sont chimiquement distincts, avec moins d'éléments lourds tels que le fer ou le magnésium qui sont associés à la construction de la planète."

Faits et chiffres de la Terre (Image : EXPRESS)

Tendance

Cependant, l'étoile est extrêmement brillante, ce qui a permis aux astronomes de voir la super-Terre ainsi que les planètes plus petites plus éloignées.

Ils orbitent leur étoile hôte une fois tous les 10,8 et 16,3 jours.

Les chercheurs ont déclaré dans leur article publié dans l'Astronomical Journal : &ldquoGrâce à l'étoile hôte brillante, ce système multiplanétaire se prête au suivi atmosphérique avec des télescopes spatiaux.

&ldquoTOI-561b devrait être une bonne cible d'éclipse, tandis que les planètes TOI-561c et d sont des cibles prometteuses pour la spectroscopie de transmission.

&ldquoLes propriétés atmosphériques comparatives des planètes dans ce système très pauvre en métaux fourniraient un test unique pour les scénarios de formation des planètes.&rdquo


Découverte d'un protoamas galactique vieux de 13 milliards d'années

À l'aide des télescopes Subaru, Keck et Gemini, les astronomes ont découvert un jeune amas de galaxies au début de l'Univers. Nommé z66OD, le protoamas contient au moins 12 énormes galaxies et se trouve à 13 milliards d'années-lumière. C'est le premier protoamas de galaxies jamais observé, ce qui signifie que de telles structures à grande échelle existaient très tôt dans l'existence de l'Univers.

Le protoamas z66OD : l'ombrage bleu montre l'étendue calculée du protoamas, et la couleur plus bleue indique une densité plus élevée de galaxies dans le protoamas les objets rouges dans les figures de zoom sont les 12 galaxies qui s'y trouvent. Crédit image : NAOJ / Harikane et al.

« Retracer la formation des plus grandes structures de l'Univers et des galaxies à l'intérieur de celles-ci est la nouvelle frontière de l'astronomie extragalactique », a déclaré le Dr Dave Clements de l'Imperial College de Londres, co-auteur de l'étude.

"Ce résultat repousse cette frontière encore plus loin et fournit quelques indices sur les processus à l'origine de la formation des galaxies protoamas."

Le télescope Subaru avait déjà repéré une nébuleuse gazeuse géante appelée Himiko dans la région, et une inspection plus approfondie a révélé que Himiko est une galaxie massive, accompagnée de 11 autres galaxies complètes.

« Un protoamas est un système rare et spécial avec une densité extrêmement élevée et difficile à trouver », a déclaré l'auteur principal, le Dr Yuichi Harikane, astronome à l'Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ).

« Pour surmonter ce problème, nous avons utilisé le large champ de vision du télescope Subaru pour cartographier une vaste zone du ciel et rechercher des protoclusters. »

Dans la carte de l'Univers réalisée par le télescope Subaru, les chercheurs ont d'abord découvert un candidat de protoamas dans un endroit où les galaxies étaient 15 fois plus concentrées que prévu.

Ils ont effectué des observations de suivi à l'aide des télescopes Keck et Gemini et ont confirmé le protocluster z66OD.

Sur la carte Subaru, ils ont également repéré un autre protoamas, nommé z57OD, qui contient au moins 44 galaxies et réside à quelque 12,7 milliards d'années-lumière de la Terre.

De plus, l'équipe a découvert que le nombre d'étoiles se formant à l'intérieur du protoamas z66OD est cinq fois plus grand que celui d'autres galaxies de masses similaires à la même période de l'Univers.

"Nous pensons que cela est dû à la grande quantité de gaz dans le système, un ingrédient crucial pour la formation des étoiles et, éventuellement, la formation des galaxies", ont déclaré les scientifiques.

Ils ont également été surpris de découvrir que l'immense galaxie Himiko n'était pas au centre du protoamas z66OD, mais à la périphérie, à environ 500 millions d'années-lumière du centre.

"On ne comprend toujours pas pourquoi Himiko n'est pas situé au centre de z66OD", a déclaré le co-auteur de l'étude, le Dr Masami Ouchi, du NAOJ et de l'Université de Tokyo.

"Ce résultat sera une clé pour comprendre le lien entre les amas de galaxies et les galaxies massives."

La découverte est rapportée dans un article du Journal d'astrophysique.

Yuichi Harikane et al. 2019. SILVERRUSH. VIII. Identifications spectroscopiques des premières structures à grande échelle avec des protoclusters de plus de 200 Mpc à z

6–7 : Associations fortes de galaxies poussiéreuses formant des étoiles. ApJ 883, 142 doi : 10.3847/1538-4357/ab2cd5


Quatre nouveaux amas de galaxies découverts à 10 milliards d'années-lumière de la Terre

Trois (fausses) images Herschel en couleurs des touffes identifiées par Planck. Le bleu, le vert et le rouge représentent la lumière infrarouge à des longueurs d'onde successivement plus longues, de 250μm, 350μm et 500μm respectivement. Le cercle vert indique la taille du faisceau de Planck à la position de la source, que Herschel a pu résoudre de manière beaucoup plus détaillée. Crédit : D. Clements / ESA / NASA

(Phys.org) —Quatre amas de galaxies inconnus contenant chacun potentiellement des milliers de galaxies individuelles ont été découverts à quelque 10 milliards d'années-lumière de la Terre.

Une équipe internationale d'astronomes, dirigée par l'Imperial College de Londres, a utilisé une nouvelle façon de combiner les données des deux satellites de l'Agence spatiale européenne, Planck et Herschel, pour identifier des amas de galaxies plus éloignés que cela n'était possible auparavant. Les chercheurs pensent que jusqu'à 2000 autres clusters pourraient être identifiés à l'aide de cette technique, aidant à construire une chronologie plus détaillée de la formation des clusters.

Les amas de galaxies sont les objets les plus massifs de l'univers, contenant des centaines à des milliers de galaxies, liées entre elles par la gravité. Alors que les astronomes ont identifié de nombreux amas proches, ils doivent remonter plus loin dans le temps pour comprendre comment ces structures se forment. Cela signifie trouver des amas à de plus grandes distances de la Terre.

La lumière du plus éloigné des quatre nouveaux amas identifiés par l'équipe a mis plus de 10 milliards d'années pour nous parvenir. Cela signifie que les chercheurs voient à quoi ressemblait l'amas lorsque l'univers n'avait que trois milliards d'années.

Le chercheur principal, le Dr David Clements, du département de physique de l'Imperial College de Londres, explique : « Bien que nous puissions voir des galaxies individuelles qui remontent plus loin dans le temps, jusqu'à présent, les amas les plus éloignés trouvés par les astronomes remontent à l'époque l'univers avait 4,5 milliards d'années. Cela équivaut à environ neuf milliards d'années-lumière. Notre nouvelle approche a déjà trouvé un amas existant bien plus tôt que cela, et nous pensons qu'il a le potentiel d'aller encore plus loin.

Les amas peuvent être identifiés à de telles distances car ils contiennent des galaxies dans lesquelles d'énormes quantités de poussière et de gaz sont formées en étoiles. Ce processus émet de la lumière qui peut être captée par les relevés satellitaires.

Les galaxies sont divisées en deux types : les galaxies elliptiques qui ont beaucoup d'étoiles, mais peu de poussière et de gaz et les galaxies spirales comme la nôtre, la Voie lactée, qui contiennent beaucoup de poussière et de gaz. La plupart des amas de l'univers aujourd'hui sont dominés par des galaxies elliptiques géantes dans lesquelles la poussière et le gaz ont déjà été transformés en étoiles.

"Ce que nous pensons voir dans ces amas lointains, ce sont des galaxies elliptiques géantes en train de se former", explique le Dr Clements.

Les observations ont été enregistrées par l'instrument SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) dans le cadre de Herschel Multi-tiered Extragalactic Survey (HerMES). Seb Oliver, responsable de l'enquête HerMES a déclaré : « Ce qui est fantastique avec Herschel-SPIRE, c'est que nous sommes capables de numériser de très grandes zones du ciel avec une sensibilité et une netteté d'image suffisantes pour que nous puissions trouver ces choses rares et exotiques. Ce résultat de Dr. Clements est exactement le genre de chose que nous espérions trouver avec l'enquête HerMES"

Les chercheurs sont parmi les premiers à combiner les données de deux satellites qui ont mis fin à leurs opérations l'an dernier : le satellite Planck, qui a scanné tout le ciel, et le satellite Herschel, qui a sondé certaines sections plus en détail. Les chercheurs ont utilisé les données de Planck pour trouver des sources d'émission dans l'infrarouge lointain dans les zones couvertes par le satellite Herschel, puis croisés avec les données Herschel pour examiner ces sources de plus près. Sur seize sources identifiées par les chercheurs, la plupart ont été confirmées comme des galaxies proches et uniques déjà connues. Cependant, Herschel a montré que quatre d'entre eux étaient formés de sources multiples et plus faibles, indiquant des amas de galaxies auparavant inconnus.

L'équipe a ensuite utilisé des données existantes supplémentaires et de nouvelles observations pour estimer la distance de ces amas par rapport à la Terre et pour déterminer lesquelles des galaxies qu'ils contiennent formaient des étoiles. Les chercheurs cherchent maintenant à identifier davantage d'amas de galaxies à l'aide de cette technique, dans le but de remonter plus loin dans le temps jusqu'au stade le plus précoce de la formation des amas.

La recherche a impliqué des scientifiques du Royaume-Uni, d'Espagne, des États-Unis, du Canada, d'Italie et d'Afrique du Sud. Il est publié dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society et a été financé en partie par le Science and Technology Facilities Research Council et l'Agence spatiale britannique.


Galaxies du champ profond de Hubble

En regardant les informations que je peux obtenir sur les galaxies HDF, les scientifiques du projet datent certaines d'entre elles à plus de 10 milliards d'années. Combien de temps a-t-il fallu pour former ces galaxies ? Quelle est la chronologie de la formation des galaxies après le big bang ? Si l'Univers n'a que 12 à 15 milliards d'années, ces galaxies peuvent-elles vraiment avoir 10 milliards d'années ou plus. N'aurait-il pas fallu des milliards d'années pour qu'ils se développent jusqu'à leur état actuel, que nous voyons il y a 10 milliards d'années selon leur distance ? Ces galaxies concordent-elles avec les théories actuelles de l'âge de l'univers ? Quels indicateurs y a-t-il dans une galaxie qui peut nous conduire à son âge ? Les arbres ont des anneaux, qu'ont les galaxies ?

#2 marquef

Je pense qu'ils sont encore en train de déterminer comment les galaxies se forment. Je ne suis pas sûr de la pensée actuelle dans la mesure où cela va.

Mais la datation est généralement basée sur le décalage vers le rouge. Dans quelle mesure la lumière s'est déplacée vers le "rouge" les aide à indiquer l'âge de la source lumineuse.

#3 Doug Phillipson

Mais l'âge de la source lumineuse n'est pas l'âge de la galaxie. C'est juste le temps qu'il a fallu à la lumière pour nous atteindre. Ce que nous voyons, c'est l'objet tel qu'il était il y a 10 milliards d'années ou plus, qui à l'époque était assez bien formé et probablement déjà vieux de plusieurs milliards d'années.

#4 Relativiste

#5 marquef

Mais l'âge de la source lumineuse n'est pas l'âge de la galaxie. C'est juste le temps qu'il a fallu à la lumière pour nous atteindre. Ce que nous voyons, c'est l'objet tel qu'il était il y a 10 milliards d'années ou plus, qui à l'époque était assez bien formé et probablement déjà vieux de plusieurs milliards d'années.

Je me suis trompé. C'est la distance, pas la date. Comment ils datent des choses si loin, aucune idée.

#6

#7 mat

- oui, ils sont datés par redshift
- les galaxies sont généralement datées par leurs étoiles les étoiles elles-mêmes peuvent être difficiles à dater (et dans ces galaxies, il n'y a aucun moyen de regarder les étoiles individuelles)
- il est difficile de dire quel âge ont les galaxies, car nous n'avons jamais vu d'âge de galaxie. La plupart des galaxies dans notre voisinage sont "adultes", nous ne pouvons pas vraiment savoir à quoi ressemble une galaxie bébé, nous pourrions même ne pas distinguer une galaxie bébé d'un type particulier de galaxie "normale" si nous en voyions une.
- les galaxies sont généralement vieillies par leur rapport étoiles/poussière et gaz, et leur taux de formation d'étoiles. Des trucs que vous pouvez déduire par examen spectral, sur des galaxies lointaines. On s'attend à ce que plus la galaxie est ancienne, plus sa teneur en gaz est lente et plus son taux de formation d'étoiles est lent. Mais alors, tout comme un jeune de 20 ans peut avoir une poussée de croissance, une galaxie peut avoir une explosion de formation d'étoiles, déclenchée par exemple par la gravité d'une autre galaxie qui passe et secoue les choses.

Dans ce cas, les jeunes galaxies ne défient pas le Big Bang, mais plutôt nos modèles de la vitesse à laquelle le mélange post-Big Bang légèrement hétérogène de matière baryonique (lire: matière ordinaire) a donné naissance aux galaxies à cela, vous pouvez ajouter le poulet-et- problème de l'œuf qui est venu en premier, les étoiles ou les galaxies.

Avant le HUDF (et quelques images moins largement publiées), on pensait que la formation galactique devait prendre au moins quelques milliards d'années, et ces images zoomant sur l'univers d'un milliard d'années, censé montrer des proto-galaxies, montraient des galaxies déjà opérationnel.

#8 Nouvel astronome

Si l'Univers n'a que 12 à 15 milliards d'années, ces galaxies peuvent-elles vraiment avoir 10 milliards d'années ou plus.

N'aurait-il pas fallu des milliards d'années pour qu'ils se développent jusqu'à leur état actuel, que nous voyons il y a 10 milliards d'années selon leur distance ?


Les astronomes trouvent des preuves d'une évolution rapide des galaxies dans l'univers primitif

Une équipe internationale d'astronomes - y compris le groupe de recherche de l'astronome de Cornell Dominik Riechers - a obtenu de nouvelles connaissances approfondies sur la nature des galaxies dans l'univers primitif et sur la façon dont elles ont formé leurs étoiles à travers l'histoire cosmique. L'équipe a découvert que les galaxies n'avaient probablement commencé à former leurs étoiles qu'environ 200 millions d'années après le Big Bang et qu'elles étaient déjà assez matures moins d'un milliard d'années plus tard.

En utilisant de grandes quantités de temps d'observation sur l'Atacama Large sub/Millimeter Array (ALMA), l'équipe de recherche, surnommée ALPINE (ALMA Large Program to Investigate C+ at Early Times), a examiné 118 galaxies pour parvenir à la conclusion que les galaxies massives étaient déjà beaucoup plus mature dans l'univers primitif que prévu.

La plupart des galaxies se sont formées lorsque l'univers était encore très jeune. (Notre propre galaxie a probablement commencé à se former il y a 13,6 milliards d'années, dans notre univers vieux de 13,8 milliards d'années.) Les galaxies sont considérées comme plus « matures » que « primordiales » lorsqu'elles contiennent une quantité importante de poussière et d'éléments lourds, qui sont considérés comme être les sous-produits des étoiles mourantes. Mais les galaxies de l'univers primitif n'ont pas encore eu beaucoup de temps pour construire des étoiles, donc les astronomes ne s'attendaient pas à voir beaucoup de poussière ou d'éléments lourds. The ALPINE team, however, found that around 20 percent of the galaxies they studied from this early epoch were already hidden by dust.

The galaxies also appeared more mature than expected because of the diversity in their structures, including the first signs of rotationally supported disks, which may lead to galaxies with a spiral structure such as our Milky Way. Astronomers generally expect that galaxies in the early universe look like more like train wrecks, because they often collide.

The scientists don’t yet fully understand how these galaxies grew up so fast or why some of them already have rotating disks.

Artist's illustration of a dusty, rotating distant galaxy. Credit: B. Saxton NRAO/AUI/NSF, ESO, NASA/STScI NAOJ/Subaru

The ALPINE study was critically enabled by Riechers and his team's initial demonstrations that studies of the star formation properties of faint, very distant galaxies were possible with a telescope as sensitive as ALMA. Riechers’ initial observations were obtained with only about a third of the capabilities that ALMA now offers.

“The ALPINE survey really allowed us to push our initial results to the next level now that ALMA has unfolded its full potential,” said Riechers, assistant professor of astronomy in the College of Arts and Sciences.

Riccardo Pavesi M.S. ’15, Ph.D. ‘19, a member of Riechers’ team, has carried out some of the most detailed studies to date of these early galaxies using ALMA and the Karl G. Jansky Very Large Array.

"It is exciting to see that my involvement in the early planning stages of ALPINE has been so fruitful," said Pavesi. "We now finally know that our initial findings were not a coincidence, but that it rather seems to be the norm for galaxies to mature quite rapidly at these early epochs."

Added Riechers, “The results from ALPINE are fantastic news for a large survey program we have designed for the Fred Young Submillimeter Telescope (FYST, formerly CCAT-prime), which will target the same diagnostic lines across the large-scale structure of the universe." The survey will be carried out with the EoR-Spec spectrometer, which is funded by the National Science Foundation and currently under construction in the Department of Astronomy.


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