Une « machine à remonter le temps » révèle des structures cachées dans les premières galaxies

Est-il possible de remonter le temps ? D’une certaine manière, la réponse est oui. Dans le domaine de l’astronomie, il existe même des technologies semblables à des machines à remonter le temps qui permettent de déterminer à quoi ressemblait autrefois l’Univers. C’est le cas du programme CRISTAL qui a récemment révélé des structures qui ont existé dans les premières galaxies de l’Univers.

Observation des débuts de l’Univers grâce au télescope ALMA

Une équipe internationale d’astronomes a réussi à scruter le premier milliard d’années du cosmos grâce à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un radiotélescope du programme CRISTAL (pour « [CII] Resolved ISM in STar-forming galaxies with ALMA »). Ce programme étudie les galaxies dans lesquelles se sont formées des étoiles aux prémices de l’Univers. Jusqu’à présent, le programme CRISTAL a permis de cartographier le gaz froid, la poussière cosmique et les sursauts de formation d’étoiles dans 39 galaxies primordiales.

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Dans la récente étude, des chercheurs de la Barrio Universitario de Concepción, au Chili, ont utilisé ce télescope pour révéler des détails sans précédent sur la façon dont les galaxies se sont formées et ont évolué à l’aube de l’Univers. En effet, d’après les résultats de l’étude publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics, le radiotélescope ALMA a permis aux chercheurs de retracer l’architecture cachée des premières galaxies. Il faut savoir que ce radiotélescope géant fonctionne en détectant des émissions [CII], c’est-à-dire la lumière des atomes de carbone ionisés dans le gaz interstellaire froid.

Grâce à cette propriété, ALMA permet d’observer des galaxies, autrefois visibles uniquement sous forme de taches discrètes, avec une netteté sans précédent. Dans la présente étude, les images prises par ALMA – combinées avec les observations dans le proche infrarouge des télescopes spatiaux James-Webb et Hubble – ont montré la formation d’étoiles en amas colossaux s’étendant sur des milliers d’années-lumière et des disques de gaz en rotation, suggérant des structures protospirales. D’après les chercheurs, ces disques sont les précurseurs des galaxies modernes comme la Voie lactée et offrent des indices sur leurs voies évolutives.

CRISTAL-10 et CRISTAL-13 : les nouveaux joyaux observés par ALMA

Deux galaxies ont particulièrement retenu l’attention des chercheurs. La première – baptisée CRISTAL-13 – abrite d’énormes nuages de poussière cosmique qui absorbent la lumière visible de leurs étoiles naissantes, les obscurcissant complètement aux longueurs d’onde optiques. Cependant, ALMA – qui fonctionne dans la gamme millimétrique – a pu percer ce voile, révélant des structures qui seraient autrement restées invisibles. La seconde est la galaxie CRISTAL-10, qui est tout aussi exceptionnelle, mais qui est encore plus mystérieuse.

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Il a été constaté que cette galaxie avait un [CII] très faible pour la quantité de lumière stellaire qu’elle produisait. Cela suggère des conditions physiques inhabituelles ; des conditions extrêmes qui peuvent être induites par des trous noirs supermassifs ou des flux énergétiques altérant son milieu interstellaire. Si ces découvertes apportent plus de questions que de réponses sur les débuts de l’Univers, elles démontrent surtout les capacités extraordinaires du radiotélescope ALMA et des promesses d’autres découvertes qu’il permettra de réaliser à l’avenir.

Par ailleurs, une ombre artificielle projetée sur le Soleil révèle une structure interne jamais observée.