30 fois plus d’étoiles naissaient dans la Voie lactée il y a 10 milliards d’années

jeune voie lactée
A quoi pouvait ressembler la Voie lactée vue depuis le sol d’une hypothétique planète, il y a de cela environ 10 milliards d’années ? Cette illustration nous le dévoile enguirlandé de nébuleuses et d’une multitude d’étoiles bleutées, traversé d’une activité fiévreuse… En ce temps-là, le taux de formation de nouvelles étoiles était 30 fois supérieur à celui d’aujourd’hui

Des astronomes à la recherche des géniteurs de galaxies spirales comme la Voie lactée ont remonté le temps jusqu’à 11 milliards d’années, pour comprendre leur évolution. Tout indique que notre Soleil est né environ 5 milliards d’années après les festivités… En ce temps-là, notre Galaxie connaissait un impressionnant « baby-boom » !

Comme chacun sait, notre Soleil est une petite étoile parmi des dizaines de milliards d’autres, de masses variables, logée au sein d’une galaxie spirale de 100 000 années-lumière de diamètre que nous nommons Voie lactée. Cette situation ne nous permet pas, bien entendu, de la deviser de l’extérieur et dans son intégralité, ce qui oblige les astronomes à composer un portrait-robot depuis l’intérieur croisé avec les observations de galaxies lointaines qui lui ressemblent. De cette façon, on apprend mieux à la connaître. Pour reconstituer son passé, les chercheurs ont également besoin de regarder ailleurs.

Ainsi, dans l’espoir de mieux comprendre son évolution, l’équipe de Casey Papovich, chercheur à l’université Texas A&M, s’est plongée dans les catalogues ZFOURGE (FourStar Galaxy Evolution Survey) et CANDELS (Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey) — qui compilent ensemble plus de 24 000 galaxies —, à la recherche de géniteurs de galaxies de tailles et de masses équivalentes à la Voie lactée. Puisque, plus nous regardons loin, plus nous remontons le temps, les chercheurs ont regardé des candidates réparties jusqu’à plus de 11 milliards d’années-lumière de la Terre. Quelque 2 000 clichés furent étudiés, combinant des observations dans les domaines de l’ultraviolet jusqu’à l’infrarouge lointain mené avec les télescopes spatiaux Spitzer, Hubble et Herschel ainsi que l’observatoire terrestre de Las Campanas, au Chili, afin de décrire leurs croissances à travers les taux de formation stellaire.

Les données ainsi recueillies convergent vers le même constat : nous sommes passé de l’activité fastueuse et intense d’un torrent à celle, plus paisible, d’un petit ruisseau. Il y a plus de 10 milliards d’années, les précurseurs de galaxies comparables à la Voie lactée affichaient un rythme de production de nouvelles étoiles 30 fois supérieur à celui que connait la nôtre aujourd’hui.

« Cette étude, commente l’auteur principal de l’article publié le 9 avril dans The Astrophysical Journal, (…) nous montre que ces galaxies ont subi de grands changements de masse de leurs étoiles au cours des 10 milliards d’années passées, se densifiant avec un facteur 10, ce qui confirme les théories quant à leur croissance. Et cela s’est produit au cours des 5 premiers milliards d’années après leurs naissances » explique Casey Papovich. Leurs résultats corroborent en effet l’hypothèse dominante d’une construction progressive de notre Galaxie et de ses semblables, à partir de groupuscules d’étoiles galvanisés par le gaz aspiré dans leur environnement. S’ensuivirent donc des flambées de naissances stellaires et une croissance impressionnante des galaxies. Puis, avec l’épuisement des ressources, les galaxies ont leur population qui vieillit (leurs teintes passent du bleu au rouge), la poussière s’immisce dans tous ses plis et replis, le taux de natalité baisse significativement…

Né il y a environ 4,6 milliards d’années, notre Soleil est plutôt arrivé sur le tard, après les festivités… Ce qui n’est sans doute pas plus mal, car les éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium, produits par les précédentes générations d’étoiles, furent alors plus abondants dans la galaxie et donc la nébuleuse primitive, ce qui a favorisé la formation des planètes voire aussi « l’installation » des conditions (et les ingrédients physico-chimiques) propices à l’apparition de la vie.

évolution de galaxies spirales
Avec ces six échantillons de galaxies photographiés par Hubble, les astrophysiciens qui s’intéressent à la généalogie de celles qui ont une taille et une masse équivalentes à l’actuelle Voie lactée sont en mesure de remonter le temps, jusqu’à 2,5 milliards d’années seulement après le Big Bang. À droite, distant de 11 milliards d’années-lumière de la Terre, nous découvrons un potentiel géniteur d’une future galaxie spirale à l’instar de celle que nous distinguons à l’autre extrémité, à gauche. Comme en témoigne la galaxie visible au centre, le taux de formation d ‘étoiles atteignait son point culminant, il y a environ 10,3 milliards d’années. Environ 1,4 milliard d’années plus tard (3e photo), une galaxie commence à se structurer en spirale

Crédit photos : NASA/ESA/C. Papovich (Texas A&M University)/H. Ferguson (STScI)/S. Faber (University of California, Santa Cruz)/I. Labbé (Leiden University) et Z. Levay (STScI).

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