Une étude de l’Observatoire Herschel révèle l’existence d’un filament composé de centaines de galaxies

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Cette découverte constitue une occasion unique d'étudier l'évolution des galaxies et des structures cosmiques

Une équipe dirigée par des chercheurs de l'Université McGill a découvert, à l'aide du télescope de l'Observatoire spatial Herschel, un immense filament d'une extrême luminosité composé d'une multitude de galaxies et de milliards de nouvelles étoiles. Ce filament relie deux amas galactiques qui, jumelés à un troisième, entreront en collision et donneront naissance à l'une des plus grandes supergalaxies de l'Univers.

Ce filament est la première structure de cette nature observée en cette ère déterminante de construction cosmique caractérisée par la naissance de supergalaxies, ces gigantesques formations composées de milliers de galaxies. Grâce au rayonnement de ce pont galactique, les astronomes jouissent d'une occasion unique d'étudier l'évolution des galaxies et les mécanismes par lesquels elles fusionnent pour former des supergalaxies.

« Nous sommes emballés d'avoir découvert ce filament, car nous croyons que l'intense formation d'étoiles observée dans ses galaxies résulte de la consolidation des supergalaxies qui l'entourent », explique Kristen Coppin, boursière postdoctorale en astrophysique à l'Université McGill et auteure principale d'un article publié récemment dans la revue scientifique The Astrophysical Journal Letters.

« Ce pont de matière stellaire lumineuse nous permet de mieux comprendre comment l'évolution des structures cosmiques sur de très grandes échelles influe sur l'évolution de chacune des galaxies qui y sont emprisonnées », affirme Jim Geach, l'un des coauteurs de l'article et également chercheur à McGill.

Le filament intergalactique renferme des centaines de galaxies, s'étend sur huit millions d'années-lumière et relie deux des trois amas qui forment une supergalaxie appelée RCS 2319. Cette nouvelle supergalaxie est une formation exceptionnellement rare et distante, dont la lumière s'est rendue jusqu'à nous en plus de sept milliards d'années.

La supergalaxie RCS 2319 fait l'objet d'une importante étude observationnelle dirigée par la professeure Tracy Webb et son équipe du Département de physique de l'Université McGill. De précédentes observations dans le domaine visible et celui des rayons X avaient permis de découvrir les noyaux des amas et de présumer de la présence d'un filament. Toutefois, ce n'est qu'après que des astronomes eurent observé cette région à l'aide du télescope de l'Observatoire spatial Herschel que l'intense activité de formation stellaire est apparue clairement. Les nuages de poussière masquent la plus grande partie de cette activité au début de l'Univers, mais des télescopes comme celui de l'Observatoire spatial Herschel sont assez puissants pour détecter la lumière infrarouge dégagée par cette poussière lorsqu'elle est chauffée par les étoiles naissantes. (L'Observatoire spatial Herschel est issu d'un programme de l'Agence spatiale européenne auquel la NASA apporte un soutien important.)

La quantité de lumière infrarouge permet de croire que les galaxies qui composent le filament produisent l'équivalent d'environ 1 000 masses solaires (la masse du Soleil) de nouvelles étoiles chaque année. Aux seules fins de comparaison, la Voie lactée produit l'équivalent d'environ une masse solaire de nouvelles étoiles chaque année.

Selon les chercheurs, cette prodigieuse activité de formation stellaire dans le filament tient au fait que les galaxies qui le composent sont contenues dans un volume cosmique relativement faible sous l'effet de la force gravitationnelle. « Un taux élevé d'interactions et de fusions entre les galaxies pourrait perturber leurs réservoirs gazeux et favoriser de grands sursauts de formation stellaire », explique Jim Geach.

En étudiant le filament, les astronomes pourront tenter de répondre à cette question fondamentale qui est de savoir qui, de la nature ou du milieu, exerce l'influence la plus déterminante sur la vie d'une galaxie. « L'évolution d'une galaxie est-elle dominée par ses propriétés intrinsèques - comme sa masse totale - ou par des milieux cosmiques à plus grande échelle qui déterminent la croissance et l'évolution des galaxies?, se demande Jim Geach. Le rôle du milieu sur l'évolution des galaxies est l'un des principaux sujets d'étude de l'astrophysique moderne. »

Les galaxies observées dans le filament RCS 2319 migreront ultérieurement vers le centre de la supergalaxie en formation. Les astronomes estiment qu'au cours des sept à huit milliards d'années qui viendront, le filament RCS 2319 prendra la forme de supergalaxies colossales dans l'Univers local, comme l'Amas de Coma voisin. Ces amas évolués sont chargés de galaxies elliptiques « rouges et mortes » principalement composées de vieilles étoiles rougeâtres plutôt que d'astres plus jeunes.

« Ces galaxies que nous considérons comme des explosions d'étoiles dans le filament RCS 2319 sont destinées à mourir sous l'effet de la force gravitationnelle de l'une des structures les plus massives de l'Univers », affirme Jim Geach. « Nous avons pu les observer au stade le plus important de leur évolution. »

 

À propos de la mission Herschel

La mission Herschel est la pierre angulaire de l'Agence spatiale européenne, dont les instruments scientifiques ont été fournis par un consortium d'instituts européens et à laquelle la NASA apporte un important soutien. Le Bureau du projet Herschel de la NASA est situé au Laboratoire de propulsion par réaction de la NASA, à Pasadena, en Californie. Le Centre des sciences Herschel de la NASA, qui fait partie du Centre d'analyse et de traitement des infrarouges à l'Institut de technologie de la Californie, à Pasadena, soutient l'ensemble de la communauté des astronomes aux États-Unis. Caltech assure la gestion du Laboratoire de propulsion par réaction pour le compte de la NASA. Renseignements sur la mission Herschel : http://www.herschel.caltech.edu, http://www.nasa.gov/herschel et http://www.esa.int/SPECIALS/Herschel.

 

PHOTO: A Star-Bursting Filament

Une équipe dirigée par des chercheurs de l'Université McGill a découvert, à l'aide du télescope de l'Observatoire spatial Herschel, un immense filament d'une extrême luminosité composé d'une multitude de galaxies et de milliards de nouvelles étoiles. Ce filament relie deux amas galactiques qui, jumelés à un troisième, entreront en collision et donneront naissance à l'une des plus grandes supergalaxies de l'Univers.


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