Comment ont évolué les galaxies elliptiques ?

galaxie elliptique IC 2006
IC 2006 est un des nombreux exemples de galaxies elliptiques visibles dans l’Univers local dont les principales caractéristiques sont une forme sphérique et une forte concentration d’étoiles au centre. Leur population stellaire vieillissante et le manque de formation de nouvelles étoiles leur vaut d’être qualifier de rouges et passives

Des chercheurs ont enquêté sur l’évolution des galaxies elliptiques et le vieillissement de leur population d’étoiles.

Relativement abondantes, les galaxies elliptiques comme l’imposante M87 dans la Vierge ou Maffei 1, la plus proche, ne passent pas inaperçues dans le cosmos de par leurs étonnantes concentrations d’étoiles, jusqu’à 10 fois plus élevées qu’au centre de la Voie lactée. Comment sont-elles devenues, en l’espace de quelques milliards d’années, les galaxies massives et sphéroïdes qualifiés de rouges (vieilles étoiles rougissantes) et passives que nous observons aujourd’hui dans l’Univers local ? À cette énigme, nombre d’astrophysiciens qui étudient l’évolution de l’Univers ne peuvent pas encore apporter de réponses précises, mais seulement des hypothèses. Toutefois, une enquête conduite par l’équipe de Sandro Tacchella (ETH de Zurich) sur 22 galaxies elliptiques de masses variables permet de mieux éclairer et appréhender les étapes du processus, ce qui « constitue un progrès important dans notre compréhension de l’évolution de l’Univers jusqu’à son stade actuel » note sa collègue de l’Institut Max-Planck, Natascha Förster-Schreiber.

Trois milliards d’années après le Big Bang, les jeunes galaxies produisaient 20 à 30 fois plus d’étoiles qu’à présent dans l’ensemble de l’Univers. La Voie lactée n’a pas échappé à la règle (voir article sur « 30 fois plus d’étoiles naissaient dans la Voie lactée, il y a 10 milliards d’années ») et a progressivement évolué vers une structure spirale. À l’époque de ce « baby-boom », il y a environ 10 milliards d’années, les « sphéroïdes » ont considérablement ralenti la formation de nouvelles étoiles et ont vu leurs populations centrales vieillir (rougir) et se densifier. Au moyen de l’instrument SINFONI (Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared) installé au foyer du VLT au Chili, les chercheurs ont pu localiser précisément les régions de formations d’étoiles dans leur sélection de jeunes galaxies elliptiques. Parallèlement, le télescope spatial Hubble leur permit d’étudier dans le proche infrarouge la distribution spatiale des étoiles les plus âgées. Dans leur étude publiée dans la revue Science, les chercheurs expliquent que la formation d’étoiles s’est effondrée au centre et maintenue en périphérie des galaxies de l’échantillon. Cela « devrait éclairer les astronomes sur les processus sous-jacents impliqués, commente Alvio Renzini de l’Observatoire de Padoue, sujet dont ils débattent depuis fort longtemps » ajoutent-ils.

À l’heure actuelle, les scénarios envisagés par les astronomes pour expliquer ce qu’ils appellent une « cessation progressive de la formation d’étoiles, depuis le centre vers la périphérie », sont soit une dispersion des gaz par « les torrents d’énergie libérés par un trou noir supermassif », ogre tapi au centre de chacune de ces galaxies et qui engloutit la « matière première » qui l’entoure, soit cette dernière est venue à manquer rapidement, les « privant ainsi du carburant nécessaire pour former de nouvelles étoiles ».

Crédit photo : ESA/NASA/Hubble et ESO.

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