Des astronomes découvrent une ancienne galaxie spirale barrée

Une nouvelle recherche soutenue par Yingjie Cheng, chercheur postdoctoral en astronomie à l’Université de Washington, a révélé un candidat pour l’une des premières galaxies spirales observées contenant une barre stellaire — une caractéristique visuelle notable qui peut jouer un rôle important dans l’évolution d’une galaxie.

Cette découverte aide à contraindre la période durant laquelle les barres ont pu émerger pour la première fois dans l’univers. L’analyse de la lumière provenant de la galaxie, appelée COSMOS-74706, la situe sur la chronologie cosmique il y a environ 11,5 milliards d’années, soit seulement deux milliards d’années après la naissance de l’univers.

L’équipe de recherche a présenté ses découvertes lors de la 247e réunion de l’American Astronomical Society le 8 janvier. Une étude publiée est à venir.

« Les barres stellaires sont typiquement observées dans des galaxies matures et bien évoluées, donc en trouver une seulement deux milliards d’années après le Big Bang est remarquable », a déclaré Cheng, qui a réalisé ce travail en tant qu’étudiant en doctorat à l’Université du Massachusetts à Amherst. « Cette découverte montre que les galaxies massives à disque étaient déjà dynamiquement organisées à des époques très anciennes, offrant un nouvel éclairage sur la manière dont les galaxies se sont assemblées et ont évolué dans l’univers jeune. »

Pendant son séjour à Amherst, Cheng a dirigé l’analyse des propriétés physiques et de l’histoire évolutive de la galaxie.

La « barre » dans une galaxie barrée n’est pas un objet en soi, mais une collection dense d’étoiles et de gaz alignée de telle manière que, dans les images prises perpendiculairement au plan galactique, une ligne brillante semble diviser la galaxie en deux.

Bien qu’elles apparaissent comme une caractéristique permanente, les barres stellaires sont des ondes de densité fluctuantes qui se forment à la suite d’une certaine instabilité dans la galaxie. Elles peuvent être le résultat de « perturbations de marée », des forces gravitationnelles causées par quelque chose en dehors de la galaxie.

« Si vous avez une interaction étroite avec une galaxie voisine, cela peut en fait déclencher l’instabilité globale qui conduit à la formation d’une barre stellaire », a expliqué l’auteur principal Daniel Ivanov, étudiant diplômé en astronomie à l’Université de Pittsburgh.

Même sans influences extérieures, un disque stable peut lentement devenir instable par lui-même. Au fil du temps, ce processus peut naturellement conduire à la formation de barres stellaires. Elles apparaissent et disparaissent probablement plusieurs fois au cours de la vie d’une galaxie.

Les barres stellaires peuvent jouer un rôle dans la formation de l’évolution de leur galaxie en canalisant le gaz vers l’intérieur depuis les régions extérieures d’une galaxie, alimentant le trou noir supermassif au centre.

Les membres de l’équipe ont fait leur découverte alors qu’ils développaient un catalogue de galaxies barrées et non barrées dans une région particulière de l’espace. Au cours de ce travail, quelques galaxies ont été signalées pour leurs décalages vers le rouge inhabituellement élevés. C’est une indication de la durée du trajet de la lumière et, par conséquent, du temps écoulé depuis son émission.

D’autres chercheurs ont signalé des galaxies spirales barrées plus anciennes, mais leur analyse est moins concluante car les méthodes utilisées pour mesurer les décalages vers le rouge de la lumière ne sont pas aussi définitives que la spectroscopie, la méthode utilisée pour valider COSMOS-74706.

Ivanov n’était pas nécessairement surpris de trouver une galaxie spirale barrée aussi tôt dans l’évolution de l’univers — en fait, certaines simulations suggèrent que les barres se forment dès il y a 12,5 milliards d’années.

Mais, a-t-il déclaré : « En principe, je pense que ce n’est pas une époque où l’on s’attend à trouver beaucoup de ces objets. Cela aide à contraindre les échelles de temps de la formation des barres. Et c’est vraiment intéressant. »

Source : Université de Pittsburgh.