Les galaxies massives du début de l'Univers ont formé des étoiles à un clip beaucoup plus rapide qu'aujourd'hui - créant l'équivalent de mille nouveaux soleils par an. Ce taux a atteint son apogée 3 milliards d'années après le Big Bang, et en 6 milliards d'années, les galaxies avaient créé la plupart de leurs étoiles.
De nouvelles observations du télescope spatial Hubble montrent que même les galaxies naines - les petits amas de faible masse de plusieurs milliards d'étoiles - produisaient des étoiles à un rythme rapide, jouant un rôle plus important que prévu au début de l'histoire de l'Univers.
Aujourd'hui, nous avons tendance à voir des galaxies naines s'accrocher à des galaxies plus grandes, ou parfois englouties à l'intérieur, plutôt que d'exister en tant que collections flamboyantes d'étoiles seules. Mais les astronomes ont soupçonné que les nains du début de l'Univers pourraient retourner rapidement les étoiles. Le problème est que la plupart des images ne sont pas assez nettes pour révéler les galaxies lointaines et faibles que nous devons observer.
"Nous soupçonnions déjà que les galaxies naines d'étoiles explosives contribueraient à la première vague de formation d'étoiles, mais c'est la première fois que nous sommes en mesure de mesurer l'effet qu'elles ont réellement", a déclaré l'auteur principal Hakim Atek de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne. (EPFL) dans un communiqué de presse. "Ils semblent avoir eu un rôle étonnamment important à jouer à l'époque où l'Univers formait la plupart de ses étoiles."
Les études précédentes sur les galaxies à éclat d'étoile dans l'Univers primitif étaient orientées vers les galaxies massives, laissant de côté le grand nombre de galaxies naines qui existaient à cette époque. Mais les capacités hautement sensibles de la caméra grand champ 3 de Hubble ont maintenant permis aux astronomes de regarder les galaxies naines de faible masse dans l'Univers lointain.
Atek et ses collègues ont examiné 1 000 galaxies entre environ trois milliards d'années et 10 milliards d'années après le Big Bang. Ils ont fouillé leurs données, à la recherche de la raie H-alpha: une raie spectrale visible d'un rouge profond, qui se produit lorsqu'un électron d'hydrogène passe de son troisième à son deuxième niveau d'énergie le plus bas.
Dans les régions de formation d'étoiles, le gaz environnant est continuellement ionisé par le rayonnement des étoiles nouvellement formées. Une fois le gaz ionisé, le noyau et l'électron retiré peuvent se recombiner pour former un nouvel atome d'hydrogène avec l'électron généralement dans un état d'énergie plus élevée. Cet électron retournera ensuite en cascade à l'état fondamental, un processus qui produit une émission de H-alpha environ la moitié du temps.
Ainsi, la ligne H-alpha est une sonde efficace de formation d'étoiles et la luminosité de la ligne H-alpha (qui est beaucoup plus facile à détecter que le continuum faible, presque invisible) est une sonde efficace du taux de formation d'étoiles. À partir de cette seule ligne, Attek et ses collègues ont constaté que la vitesse à laquelle les étoiles s'allument dans les premières naines est étonnamment élevée.
«Ces galaxies forment des étoiles si rapidement qu'elles pourraient en fait doubler toute leur masse d'étoiles en seulement 150 millions d'années - ce type de gain de masse stellaire prendrait la plupart des galaxies normales de 1 à 3 milliards d'années», a déclaré le co-auteur Jean-Paul Kneib, également de l'EPFL.
L'équipe ne sait pas encore pourquoi ces petites galaxies produisent un si grand nombre d'étoiles. En général, on pense que les salves de formation d'étoiles suivent des événements quelque peu chaotiques comme les fusions galactiques ou le choc d'une supernova. Mais en continuant d'étudier ces galaxies naines, les astronomes espèrent faire la lumière sur l'évolution galactique et aider à brosser un tableau cohérent des événements de l'Univers primitif.
L'article a été publié aujourd'hui dans le Astrophysical Journal et peut être consulté ici. Le dernier Hubblecast (ci-dessous) couvre également ce résultat passionnant.
