Les astronomes ont repéré, pour la première fois, un noyau galactique dense flamboyant avec la lumière de millions d'étoiles nouveau-nées dans l'univers primitif.
La découverte met en lumière la façon dont les galaxies elliptiques, les grands rassemblements d'étoiles anciennes pauvres en gaz, peuvent s'être formés dans le premier univers. C’est une question qui échappe aux astronomes depuis des décennies.
L'équipe de recherche a d'abord découvert le noyau galactique compact, baptisé GOODS-N-774, dans des images du télescope spatial Hubble. Observations ultérieures du télescope spatial Spitzer, de l'observatoire spatial Herschel et du W.M. L'observatoire de Keck a contribué à en faire une véritable découverte scientifique.
Le noyau s'est formé il y a 11 milliards d'années, lorsque l'univers avait moins de 3 milliards d'années. Bien qu'elle ne représente qu'une fraction de la taille de la Voie lactée, à cette époque, elle contenait déjà plus de deux fois plus d'étoiles que notre propre galaxie.
Des simulations théoriques suggèrent que des galaxies elliptiques géantes se forment de l'intérieur vers l'extérieur, avec un gros noyau marquant les tout premiers stades de la formation. Mais la plupart des recherches de ces noyaux en formation sont venues les mains vides, ce qui en fait une première observation et une découverte phénoménale.
"Nous n'avions vraiment pas vu de processus de formation qui pourrait créer des choses aussi denses", a expliqué l'auteur principal Erica Nelson de l'Université de Yale dans un communiqué de presse. «Nous soupçonnons que ce processus de formation de noyau est un phénomène unique au premier univers parce que le premier univers, dans son ensemble, était plus compact. Aujourd'hui, l'univers est si diffus qu'il ne peut plus créer de tels objets. »
Parallèlement à la détermination de la taille de la galaxie à partir des images Hubble, l'équipe a creusé dans des images infrarouges lointaines archivées de Spitzer et Herschel pour calculer la vitesse à laquelle la galaxie compacte crée des étoiles. Il semble produire 300 étoiles par an, un taux 30 fois supérieur à la Voie lactée.
La formation d'étoiles frénétique se produit probablement parce que le noyau galactique se forme profondément à l'intérieur d'un puits gravitationnel de matière noire. Sa masse inhabituellement élevée attire constamment le gaz, le comprimant et provoquant la formation d'étoiles.
Mais ces salves de formation d'étoiles créent de la poussière qui bloque la lumière visible. Cela permet d'expliquer pourquoi les astronomes n'ont jamais vu un noyau aussi éloigné auparavant, car ils ont peut-être été facilement manqués lors des enquêtes précédentes.
L'équipe pense que peu de temps après la première période de temps que nous pouvons voir, le noyau a cessé de former des étoiles. Il a ensuite probablement fusionné avec d'autres galaxies plus petites, jusqu'à ce qu'il se transforme en une galaxie beaucoup plus grande, semblable aux galaxies elliptiques plus massives et plus calmes que nous voyons aujourd'hui.
"Je pense que notre découverte règle la question de savoir si ce mode de construction de galaxies s'est réellement produit ou non", a déclaré le co-auteur Pieter van Dokkum de l'Université de Yale. "La question est maintenant, à quelle fréquence cela s'est-il produit?"
L'équipe soupçonne que d'autres noyaux galactiques sont abondants, mais cachés derrière leur propre poussière. Les futurs télescopes infrarouges, tels que le télescope spatial James Webb, devraient pouvoir trouver davantage de ces premiers objets.
L'article a été publié le 27 août dans Nature et est disponible en ligne.
