Les astronomes résolvent le mystère d'une énorme goutte spatiale

Une simulation cosmologique d'une goutte alpha de Lyman qui retrace l'évolution du gaz et de la matière noire à partir d'une région centrale de formation d'étoiles. Image: J.Geach / D.Narayanan / R.Crain

C'est un jour heureux où les astronomes découvrent ce qui se passe avec une énorme goutte d'espace - et la réponse n'implique pas la destruction immédiate de l'humanité.

Vous n'avez probablement pas entendu parler de SSA22-Lyman-alpha blob 1, mais rassurez-vous, les jockeys de télescope se grattent la tête depuis des années. Maintenant, une équipe d'astronomes a finalement compris ce qui se passe à l'intérieur de la goutte qui la fait s'allumer.

Les blobs Lyman-alpha, ou LAB, sont des nuages ​​d'hydrogène gazeux froid couvrant des centaines de milliers d'années-lumière dans les régions les plus éloignées de l'univers connu. Ils tirent leur nom du rayonnement Lyman-alpha, une longueur d'onde distincte de la lumière UV qui est émise lorsque les électrons dans les atomes d'hydrogène passent d'un état d'énergie à un autre. Parce que les LAB se trouvent à des milliards d'années-lumière, leur signature de rayonnement est décalée vers le rouge jusqu'à l'optique au moment où elle atteint nos télescopes. Pour nous, les taches ressemblent à d'étranges taches de couleur suspendues à la limite du temps.

SSA22-Lyman-alpha blob 1 (LAB-1) a été le premier de ces astronomes de blob découvert, en 2000. À ce jour, il reste l'un des plus grands LAB jamais repérés, mais comme la plupart de ses frères, l'énorme blob la distance - 11,5 milliards d'années-lumière de la Terre - a rendu l'étude difficile. Néanmoins, il y a des raisons de penser que cette goutte est spéciale.

La tache Lyman-alpha (LAB-1) représentée au centre est l'un des plus grands objets connus de l'univers. En raison de sa distance, les émissions UV de la goutte s'étirent au cours de leur voyage dans l'espace et apparaissent vertes à nos télescopes. Image: ESO / M. Hayes

"[LAB-1] se trouve être au centre d'un grand protocole - une région de l'univers qui est très dense", a déclaré l'astronome Jim Geach de l'Université du Hertfordshire à Gizmodo. «Cette région finira par s'effondrer en un grand cluster. Donc, le fait que nous voyions cette grosse goutte près du centre suggère que cela a quelque chose à voir avec la formation de grandes galaxies.

Pour tester cette hypothèse, Geach et ses collaborateurs se sont tournés vers l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA), un radiotélescope doté d'une capacité inégalée à résoudre les émissions submillimétriques, une forme de rayonnement à longue longueur d'onde utilisé pour étudier les gaz froids dans les coins lointains de l'espace. Auparavant, d'autres télescopes avaient détecté des émissions submillimétriques provenant du centre de LAB-1, mais avec la plus grande puissance de vision d'ALMA, Geach était enfin en mesure de résoudre la source. Il s'est avéré qu'il y en avait deux.

«Nous avons constaté que cette seule [émission] se décompose en plusieurs amas, correspondant à différentes galaxies», a déclaré Geach.

En fait, l'émission provient de deux grandes galaxies centrales sur le point de se briser ensemble. Et il y a autre chose. Comme des piranhas affamés qui attendent de se régaler du carnage, un essaim de galaxies plus petites semble refroidir autour du périmètre. "Nous assistons essentiellement à la formation du centre d'un amas de galaxies, juste au moment où toute l'action se déroule", a déclaré Geach.

Mais attendez, cette fosse mosh intergalactique n'a-t-elle pas ressemblé à rien de plus qu'une gelée verte gluante pendant près de vingt ans? Geach pense savoir pourquoi. À l'aide d'un modèle informatique sophistiqué, il a pu reproduire la signature Lyman-alpha de la goutte, si la lumière UV produite pendant la formation des étoiles était dispersée par du gaz d'hydrogène froid dans son environnement.

Infographie expliquant ce qui se passe quand une goutte Lyman-alpha brille. Image: ESO / J. Geach

La découverte de Geach, qui a été acceptée pour publication dans l' Astrophysical Journal , a des implications majeures pour l'astrophysique. Si d'autres LAB s'avèrent également être alimentés par la formation d'amas galactiques, alors ces blobs pourraient offrir une fenêtre sans précédent sur l'assemblage d'énormes structures dans l'univers primitif. Ils peuvent également être l'une de nos meilleures opportunités pour faire la lumière sur la matière noire.

«Dans notre image de la formation des galaxies, nous pensons que les galaxies se forment dans ces grands halos de matière noire», a déclaré Geach. «Ce que vous voyez dans les galaxies, ce sont les étoiles, mais une grande partie de l'astrophysique clé dans la formation des galaxies se produit dans la région immédiate autour des galaxies. Les photons alpha de Lyman diffusent la lumière dans cette matière noire et nous donnent un aperçu de sa structure. »

L'étape suivante consistera à observer d'autres LAB avec ALMA et à déterminer si des processus similaires se déroulent au centre. Pourtant, le simple fait de savoir que LAB-1 peut être expliqué par des processus astrophysiques parfaitement naturels est une excellente nouvelle pour les Terriens. Si toute cette lumière provenait d'une civilisation vieille de 11 milliards d'années avec un billion de navires de guerre à fusion, je ne suis pas sûr que nous serions en sécurité dans cet univers.

[ arXiv via ESO ]

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