Les plus anciennes galaxies de l'univers flottent juste à l'extérieur de la voie lactée

C’est facile de vivre à côté de quelqu'un pendant très longtemps sans en apprendre beaucoup sur eux, mais parfois nos voisins peuvent se révéler beaucoup plus intéressants que nous ne le supposons, surtout quand ils sont nos galactique voisins. Il se peut qu’elles aient de bonnes histoires à raconter - ou qu’elles soient les plus anciennes galaxies de l’univers terrifiant. Et hé, vous ne le sauriez pas, c’est exactement ce qui s’est passé quand une équipe internationale d’astronomes a examiné de plus près les faibles galaxies qui entourent notre galaxie, la Voie lactée.

Dans un article publié jeudi dans le Journal astrophysique, des astronomes du Centre astrophysique Harvard-Smithsonian et de l'Institut de cosmologie computationnelle de l'Université Durham, au Royaume-Uni, apportent la preuve que les galaxies naines qui entourent la nôtre sont parmi les plus anciennes de l'univers. Ces petites galaxies obscures ont potentiellement plus de 13 milliards d’années et se sont formées à la fin des «premiers âges sombres» de l’univers, lorsque la matière s’est refroidie pendant environ 100 millions d’années après le Big Bang.

Mais ce n’était même pas ce qu’ils cherchaient.

«C’était quelque peu une découverte fortuite à un certain niveau, car nous avions démarré le projet dans l’espoir de faire autre chose, à savoir compter le nombre de petites galaxies autour des galaxies ressemblant à la Voie lactée», a déclaré Sownak Bose, Ph.D. stagiaire postdoctoral au Centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian et le premier auteur de l’étude raconte Inverse. "Ce fut un simple exercice de comptage."

Bose et ses collègues examinaient la «fonction de luminosité» de ces galaxies naines, la mesure décrivant la distribution de la luminosité dans un groupe d'objets - le nombre de galaxies d'une certaine luminosité - à l'aide du modèle Lambda Cold Dark Matter, une norme modèle de cosmologie. En termes simples, la fonction de luminosité est une manière de décrire les galaxies ou d’autres amas d’étoiles beaucoup plus facile que de décrire chaque étoile de la masse. Lorsqu'ils ont tracé la fonction de luminosité de nos faibles voisins galactiques, Bose et ses collègues ont découvert que les galaxies suivaient à peu près une courbe lisse, dans laquelle il y avait plus de faibles et moins de brillants.

La phrase clé ici, cependant, est «à peu près».

«C'était en fait une ligne droite avec une sorte de courbe, une sorte de vallée», explique Bose. "Donc, après quelques expériences, nous avons compris ce qui convient à cette fonctionnalité, c'est l'échelle à laquelle les galaxies se rapprochent de celles qui se sont formées très tôt, vers la fin du prétendu âge des ténèbres précoces, et de celles qui se sont formées beaucoup plus tard." Autrement dit, ils ont réalisé que ce plongeon dans la distribution des galaxies brillantes et faiblement dimensionnées divisait les anciennes galaxies des plus jeunes, une tendance qui correspondait au modèle LCDM, qui leur disait qu’elles étaient sur quelque chose.

"C’était surprenant de constater à quel point nos modèles étaient en accord avec les données!", Confie Alis Deason, Ph.D., chercheur universitaire de la Royal Society à la CCI et co-auteur de l’étude. Inverse. Mais bien sûr, elle note qu’ils devaient s’assurer qu’ils avaient raison. "Notre réaction initiale était un optimisme prudent et de nombreux tests!"

Après une analyse plus poussée, les chercheurs ont conclu que les galaxies les plus faibles et les plus petites devaient s’être formées beaucoup plus longtemps que les plus récentes. Etant donné que les étoiles des galaxies produisent beaucoup de déchets atomiques et de pollution quand elles meurent en supernovae, si elles cessaient de se former il y a très longtemps, leurs galaxies d'origine contiendraient moins de déchets de supernovae, ce qui les atténuerait moins que celles qui se sont formées plus récemment. avait plus de matériel à tirer des autres galaxies et supernovae.

«Nous constatons que les anciennes galaxies ont tendance à être moins massives en nombre d'étoiles», déclare Bose. "Cela vous donne cette image dans laquelle les petites galaxies se forment en premier et les plus grandes beaucoup plus tard à partir de la fusion de nombreuses petites choses."

Bose et Deason prennent soin de noter qu’ils n’ont pas découvrir ces anciennes galaxies, mais qu’elles les ont simplement identifiées comme l’une des plus anciennes. Néanmoins, c’est un gros problème, car ces observations directes confirment que le modèle LCDM de l’univers est probablement correct, ce qui signifie que la fonction de luminosité pourrait être un moyen raisonnablement fiable de déterminer l’âge d’une galaxie.

Maintenant qu’ils ont identifié ces vieilles galaxies, les chercheurs peuvent les examiner encore plus attentivement pour en savoir plus sur les conditions du monde primitif.

«Nous voudrions explorer comment nous pouvons utiliser ces minuscules galaxies naines pour en apprendre davantage sur l’univers primitif», déclare Deason. "Par exemple, que leurs propriétés (taille, composition chimique, par exemple) peuvent-elles nous apprendre sur ces premières étapes critiques de la formation de galaxies?"