Cette vue d’artiste montre NGP–190387, une galaxie poussiéreuse en formation d’étoiles si éloignée que sa lumière a mis plus de 12 milliards d’années pour nous atteindre. Les observations d’ALMA ont révélé la présence de fluor dans les nuages de gaz de NGP-190387. À ce jour, il s’agit de la détection la plus éloignée de l’élément dans une galaxie en formation d’étoiles, celle que nous voyons car elle n’était que de 1,4 milliard d’années après le Big Bang, soit environ 10 % de l’âge actuel de l’Univers. La découverte jette un nouvel éclairage sur la façon dont les étoiles forgent le fluor, suggérant que les étoiles à courte durée de vie connues sous le nom de Wolf-Rayet sont son lieu de naissance le plus probable. Crédit : ESO/M. Kornmesser
Une nouvelle découverte fait la lumière sur la façon dont le fluor – un élément présent dans nos os et nos dents sous forme de fluorure – est forgé dans l’Univers. Utilisation de l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dans laquelle l’Observatoire européen austral (CETTE) est partenaire, une équipe d’astronomes a détecté cet élément dans une galaxie si éloignée que sa lumière a mis plus de 12 milliards d’années pour nous atteindre. C’est la première fois que du fluor est repéré dans une galaxie de formation d’étoiles aussi éloignée.
« Nous connaissons tous le fluor car le dentifrice que nous utilisons au quotidien le contient sous forme de fluorure », explique Maximilien Franco de l’Université du Hertfordshire au Royaume-Uni, qui a dirigé la nouvelle étude, publiée aujourd’hui (4 novembre 2021) dans Astronomie de la nature. Comme la plupart des éléments qui nous entourent, le fluor est créé à l’intérieur des étoiles mais, jusqu’à présent, nous ne savions pas exactement comment cet élément était produit. « Nous ne savions même pas quel type d’étoiles produisait la majorité du fluor dans l’Univers !
Une nouvelle découverte, réalisée avec l’observatoire ALMA, dont l’ESO est partenaire, éclaire la façon dont le fluor est forgé dans l’Univers. Découvrez-en plus sur cette découverte, et son lien avec notre hygiène dentaire, dans ce résumé vidéo. Crédit : ESO
Franco et ses collaborateurs ont repéré du fluor (sous forme de fluorure d’hydrogène) dans les grands nuages de gaz de la lointaine galaxie NGP-190387, que nous voyons telle qu’elle était lorsque l’Univers n’avait que 1,4 milliard d’années, soit environ 10 % de son intensité actuelle. âge. Étant donné que les étoiles expulsent les éléments qu’elles forment dans leur noyau lorsqu’elles atteignent la fin de leur vie, cette détection implique que les étoiles qui ont créé le fluor ont dû vivre et mourir rapidement.
L’équipe pense que les étoiles Wolf-Rayet, des étoiles très massives qui ne vivent que quelques millions d’années, un clin d’œil dans l’histoire de l’Univers, sont les sites de production les plus probables de fluor. Ils sont nécessaires pour expliquer les quantités de fluorure d’hydrogène repérées par l’équipe, disent-ils. Les étoiles Wolf-Rayet avaient déjà été suggérées comme sources possibles de fluor cosmique, mais les astronomes ne savaient pas jusqu’à présent à quel point elles étaient importantes dans la production de cet élément au début de l’Univers.
Cette vue d’artiste montre le noyau brillant d’une étoile Wolf-Rayet entouré d’une nébuleuse de matière qui a été expulsée par l’étoile elle-même. Les étoiles Wolf-Rayet sont chaudes et massives avec une durée de vie de quelques millions d’années. On pense qu’ils se terminent par des explosions dramatiques de supernova, éjectant les éléments forgés dans leurs noyaux dans le cosmos. Crédit : ESO/L. Calçada
« Nous avons montré que les étoiles Wolf-Rayet, qui font partie des étoiles les plus massives connues et peuvent exploser violemment en fin de vie, nous aident, en quelque sorte, à maintenir une bonne santé dentaire ! plaisante Franco.
Outre ces étoiles, d’autres scénarios sur la façon dont le fluor est produit et expulsé ont été proposés dans le passé. Un exemple comprend les pulsations d’étoiles géantes évoluées avec des masses jusqu’à quelques fois celles de notre Soleil, appelées étoiles à branches géantes asymptotiques. Mais l’équipe pense que ces scénarios, dont certains mettent des milliards d’années à se produire, pourraient ne pas expliquer entièrement la quantité de fluor dans NGP-190387.
Cette animation nous emmène dans un voyage vers l’une des étoiles Wolf-Rayet dans NGP-190387, une galaxie si lointaine que sa lumière a mis plus de 12 milliards d’années pour nous atteindre. Les images au début de la vidéo sont de véritables observations astronomiques, tandis que la galaxie et son étoile Wolf-Rayet (trop éloignée pour être imagée clairement) sont représentées au moyen d’animations d’artistes. Les étoiles Wolf-Rayet sont chaudes et massives, avec une durée de vie de quelques millions d’années et on pense qu’elles se terminent par des explosions spectaculaires de supernova. Des observations récentes d’ALMA ont repéré du fluor dans les nuages de gaz de NGP-190387, ce qui en fait la détection la plus éloignée de cet élément dans une galaxie en formation d’étoiles. Ce résultat suggère que les étoiles Wolf-Rayet à courte durée de vie peuvent former la majeure partie du fluor dans les galaxies. Crédit : ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Digitized Sky Survey 2/N. Risinger (skysurvey.org)
« Pour cette galaxie, il n’a fallu que des dizaines ou des centaines de millions d’années pour avoir des niveaux de fluor comparables à ceux trouvés dans les étoiles du voie Lactée, qui a 13,5 milliards d’années. C’était un résultat totalement inattendu », a déclaré Chiaki Kobayashi, professeur à l’Université du Hertfordshire. “Notre mesure ajoute une toute nouvelle contrainte sur l’origine du fluor, qui est étudiée depuis deux décennies.”
Cette image à grand champ en lumière visible de la zone du ciel où se trouve la galaxie éloignée NGP-190387 a été créée à partir d’images du Digitized Sky Survey 2. La galaxie, située si loin que sa lumière a mis plus de 12 milliards d’années à nous atteindre, se trouve près du centre de l’image. Bien qu’elle ne soit pas visible sur cette image, de nombreuses autres galaxies, beaucoup plus proches, peuvent être vues sur cette vue à grand champ. Crédit : ESO/Digitized Sky Survey 2, Remerciements : Davide De Martin
La découverte dans NGP-190387 marque l’une des premières détections de fluor au-delà de la Voie lactée et de ses galaxies voisines. Les astronomes ont déjà repéré cet élément dans des quasars lointains, des objets lumineux alimentés par des trous noirs supermassifs au centre de certaines galaxies. Mais jamais auparavant cet élément n’avait été observé dans une galaxie en formation d’étoiles si tôt dans l’histoire de l’Univers.
La détection du fluor par l’équipe était une découverte fortuite rendue possible grâce à l’utilisation d’observatoires spatiaux et au sol. NGP-190387, découvert à l’origine avec l’observatoire spatial Herschel de l’Agence spatiale européenne et plus tard observé avec l’ALMA basée au Chili, est extraordinairement lumineux pour sa distance. Les données d’ALMA ont confirmé que la luminosité exceptionnelle de NGP-190387 était en partie causée par une autre galaxie massive connue, située entre NGP-190387 et la Terre, très près de la ligne de visée. Cette galaxie massive a amplifié la lumière observée par Franco et ses collaborateurs, leur permettant de repérer le faible rayonnement émis il y a des milliards d’années par le fluor dans NGP-190387.
L’animation de cet artiste montre NGP–190387, une galaxie poussiéreuse en formation d’étoiles si éloignée que sa lumière a mis plus de 12 milliards d’années pour nous atteindre. Les observations d’ALMA ont révélé la présence de fluor dans les nuages de gaz de NGP-190387. À ce jour, il s’agit de la détection la plus éloignée de l’élément dans une galaxie en formation d’étoiles, celle que nous voyons car elle n’était que 1,4 milliard d’années après la Big Bang — environ 10 % de l’âge actuel de l’Univers. La découverte jette un nouvel éclairage sur la façon dont les étoiles forgent le fluor, suggérant que les étoiles à courte durée de vie connues sous le nom de Wolf-Rayet pourraient former la majeure partie du fluor dans les galaxies. Crédit : ESO/M. Kornmesser
Les futures études de NGP-190387 avec l’Extremely Large Telescope (ELT) – le nouveau projet phare de l’ESO, en construction au Chili et dont les opérations devraient commencer plus tard cette décennie – pourraient révéler d’autres secrets sur cette galaxie. « ALMA est sensible aux radiations émises par les gaz et poussières interstellaires froids », explique Chentao Yang, membre de l’ESO au Chili. “Avec l’ELT, nous pourrons observer NGP-190387 à travers la lumière directe des étoiles, obtenant des informations cruciales sur le contenu stellaire de cette galaxie.”
Référence : « The ramp-up of interstellar medium enrichissement at z > 4 » 4 novembre 2021, Astronomie de la nature.
DOI : 10.1038 / s41550-021-01515-9
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L’équipe est composée de M. Franco (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, UK [CAR]), KEK Coppin (CAR), JE Geach (CAR), C. Kobayashi (CAR), SC Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Canada et National Research Council, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Canada), C. Yang (European Southern Observatory, Chili), E. González-Alfonso (Universidad de Alcalá, Departamento de Física y Matematicas, Espagne), JS Spilker (Department of Astronomy, University of Texas at Austin, USA), A. Cooray (Department of Physique et Astronomie, Université de Californie, Irvine, USA), MJ Michalowski (Institut de l’Observatoire Astronomique, Faculté de Physique, Pologne)
L’Observatoire européen austral (ESO) permet aux scientifiques du monde entier de découvrir les secrets de l’Univers pour le bénéfice de tous. Nous concevons, construisons et exploitons des observatoires au sol de classe mondiale – que les astronomes utilisent pour aborder des questions passionnantes et répandre la fascination de l’astronomie – et promouvoir la collaboration internationale en astronomie. Créée en tant qu’organisation intergouvernementale en 1962, l’ESO est aujourd’hui soutenue par 16 États membres (Autriche, Belgique, République tchèque, Danemark, France, Finlande, Allemagne, Irlande, Italie, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Espagne, Suède, Suisse, et le Royaume-Uni), ainsi que l’État hôte du Chili et l’Australie en tant que partenaire stratégique. Le siège de l’ESO et son centre d’accueil et planétarium, l’ESO Supernova, sont situés près de Munich en Allemagne, tandis que le désert chilien d’Atacama, un endroit merveilleux avec des conditions uniques pour observer le ciel, abrite nos télescopes. L’ESO exploite trois sites d’observation : La Silla, Paranal et Chajnantor. A Paranal, l’ESO exploite le Très grand télescope et son interféromètre Very Large Telescope, ainsi que deux télescopes d’arpentage, VISTA travaillant dans l’infrarouge et le VLT Survey Telescope en lumière visible. Également à Paranal, l’ESO hébergera et exploitera le Cherenkov Telescope Array South, l’observatoire de rayons gamma le plus grand et le plus sensible au monde. En collaboration avec des partenaires internationaux, l’ESO exploite APEX et ALMA sur Chajnantor, deux installations qui observent le ciel dans la plage millimétrique et submillimétrique. À Cerro Armazones, près de Paranal, nous construisons « le plus grand œil du monde sur le ciel » — le télescope extrêmement grand de l’ESO. Depuis nos bureaux de Santiago, au Chili, nous soutenons nos opérations dans le pays et collaborons avec les partenaires et la société chiliens.
L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), une installation internationale d’astronomie, est un partenariat entre l’ESO, la National Science Foundation (NSF) des États-Unis et les National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en coopération avec la République du Chili. ALMA est financé par l’ESO au nom de ses États membres, par la NSF en coopération avec le Conseil national de recherches du Canada (NRC) et le ministère de la Science et de la Technologie (MOST) et par le NINS en coopération avec l’Academia Sinica (AS) à Taïwan. et l’Institut coréen d’astronomie et des sciences spatiales (KASI). La construction et l’exploitation d’ALMA sont dirigées par l’ESO au nom de ses États membres ; par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO), géré par Associated Universities, Inc. (AUI), au nom de l’Amérique du Nord; et par l’Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ) au nom de l’Asie de l’Est. L’Observatoire conjoint ALMA (JAO) assure la direction et la gestion unifiées de la construction, de la mise en service et de l’exploitation d’ALMA.
L’Université du Hertfordshire apporte à tous l’impact transformationnel de l’enseignement supérieur. Ses étudiants, son personnel et ses entreprises atteignent constamment leur plein potentiel. Grâce à un enseignement de haute qualité, à des programmes d’études 550, à des projets de recherche de pointe et à de puissants partenariats commerciaux, ils voient plus grand, se démarquent et ont un impact positif sur les communautés locales, nationales et internationales.
