Cette conception d’artiste montre le continuum de poussière et les raies moléculaires du monoxyde de carbone et de l’eau observées dans la paire de galaxies connue sous le nom de SPT0311-58. Les données d’ALMA révèlent une abondance de CO et de H20 dans la plus grande des deux galaxies, ce qui indique que l’Univers moléculaire se renforce peu de temps après la formation initiale des éléments. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO)
Une nouvelle étude marque la détection la plus éloignée de l’élément requis pour la vie telle que nous la connaissons dans une galaxie de formation d’étoiles régulière.
De l’eau a été détectée dans la galaxie la plus massive de l’Univers primitif, selon de nouvelles observations de l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Les scientifiques qui étudient SPT0311-58 ont trouvé du H20, ainsi que du monoxyde de carbone dans la galaxie, située à près de 12,88 milliards d’années-lumière de la Terre. La détection de ces deux molécules en abondance suggère que l’Univers moléculaire se renforce peu de temps après que les éléments se soient forgés dans les étoiles primitives. La nouvelle recherche comprend l’étude la plus détaillée de la teneur en gaz moléculaire d’une galaxie dans l’Univers primitif à ce jour et la détection la plus éloignée de H20 dans une galaxie de formation d’étoiles régulière. La recherche est publiée dans Le Journal d’Astrophysique.
SPT0311-58 est en fait composé de deux galaxies et a été vu pour la première fois par les scientifiques d’ALMA en 2017 à son emplacement, ou à son heure, à l’époque de la réionisation. Cette époque s’est produite à une époque où l’Univers n’avait que 780 millions d’années, soit environ 5 % de son âge actuel, et les premières étoiles et galaxies étaient en train de naître. Les scientifiques pensent que les deux galaxies pourraient fusionner et que leur formation rapide d’étoiles n’épuise pas seulement leur gaz ou leur carburant de formation d’étoiles, mais qu’elle pourrait éventuellement faire évoluer la paire en galaxies elliptiques massives comme celles observées dans l’univers local.
Ce gif animé se déplace à travers le continuum de poussière et les lignes moléculaires pour l’eau et le monoxyde de carbone observés dans les observations ALMA de la paire de galaxies massives primitives connues sous le nom de SPT0311-58. Ce gif commence par un composite combinant le continuum de poussière avec des lignes moléculaires pour H20 et CO. Il est suivi du continuum de poussière vu en rouge, des lignes moléculaires pour H20 vues en bleu, des lignes moléculaires pour le monoxyde de carbone, CO (10-9) montré en rose et bleu profond, CO(7-6) indiqué en magenta et CO(6-5) indiqué en violet. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO)
« À l’aide d’observations ALMA à haute résolution de gaz moléculaire dans la paire de galaxies connues collectivement sous le nom de SPT0311-58, nous avons détecté à la fois des molécules d’eau et de monoxyde de carbone dans la plus grande des deux galaxies. L’oxygène et le carbone, en particulier, sont des éléments de première génération, et dans les formes moléculaires du monoxyde de carbone et de l’eau, ils sont essentiels à la vie telle que nous la connaissons », a déclaré Sreevani Jarugula, astronome à l’Université de l’Illinois et chercheur principal. sur la nouvelle recherche. « Cette galaxie est la galaxie la plus massive actuellement connue à fort décalage vers le rouge, ou à l’époque où l’Univers était encore très jeune. Elle contient plus de gaz et de poussière que les autres galaxies de l’Univers primitif, ce qui nous donne de nombreuses opportunités potentielles d’observer des molécules abondantes et de mieux comprendre comment ces éléments créateurs de vie ont eu un impact sur le développement de l’Univers primitif.
L’eau, en particulier, est la troisième molécule la plus abondante dans l’Univers après l’hydrogène moléculaire et le monoxyde de carbone. Des études antérieures sur les galaxies dans l’Univers local et primitif ont corrélé l’émission d’eau et l’émission infrarouge lointaine de la poussière. “La poussière absorbe le rayonnement ultraviolet des étoiles de la galaxie et le réémet sous forme de photons infrarouges lointains”, a déclaré Jarugula. «Cela excite davantage les molécules d’eau, provoquant l’émission d’eau que les scientifiques sont capables d’observer. Dans ce cas, cela nous a aidé à détecter les émissions d’eau dans cette galaxie massive. Cette corrélation pourrait être utilisée pour développer l’eau comme traceur de la formation d’étoiles, qui pourrait ensuite être appliquée aux galaxies à l’échelle cosmologique.
Ces images scientifiques montrent les lignes moléculaires et le continuum de poussière observés dans les observations ALMA de la paire de galaxies massives primitives connues sous le nom de SPT0311-58. À gauche : Une image composite combinant le continuum de poussière avec des lignes moléculaires pour H20 et CO. À droite : Le continuum de poussière vu en rouge (en haut), la ligne moléculaire pour H20 montrée en bleu (2e à partir du haut), les transitions de lignes moléculaires pour le monoxyde de carbone , CO(6-5) indiqué en violet (au milieu), CO(7-6) indiqué en magenta (deuxième à partir du bas) et CO(10-9) indiqué en rose et bleu foncé (en bas). Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO)
L’étude des premières galaxies à se former dans l’Univers aide les scientifiques à mieux comprendre la naissance, la croissance et l’évolution de l’Univers et de tout ce qu’il contient, y compris le système solaire et la Terre. « Les premières galaxies forment des étoiles à un rythme des milliers de fois supérieur à celui de la voie Lactée, dit Jarugula. « L’étude de la teneur en gaz et en poussière de ces premières galaxies nous informe sur leurs propriétés, telles que le nombre d’étoiles en cours de formation, la vitesse à laquelle le gaz est converti en étoiles, la manière dont les galaxies interagissent entre elles et avec le milieu interstellaire, etc. . “
Selon Jarugula, il reste encore beaucoup à apprendre sur SPT0311-58 et les galaxies de l’Univers primitif. “Cette étude fournit non seulement des réponses sur l’endroit et à quelle distance de l’eau peut exister dans l’Univers, mais a également donné lieu à une grande question : comment tant de gaz et de poussière se sont-ils assemblés pour former des étoiles et des galaxies si tôt dans l’Univers ? La réponse nécessite une étude plus approfondie de ces galaxies formatrices d’étoiles et similaires pour mieux comprendre la formation structurelle et l’évolution de l’Univers primitif.
“Ce résultat passionnant, qui montre la puissance d’ALMA, s’ajoute à une collection croissante d’observations de l’univers primitif”, a déclaré Joe Pesce, astrophysicien et directeur du programme ALMA à la National Science Foundation. “Ces molécules, importantes pour la vie sur Terre, se forment dès qu’elles le peuvent, et leur observation nous donne un aperçu des processus fondamentaux d’un Univers très différent de celui d’aujourd’hui.”
Référence : « Observations de raies moléculaires dans deux galaxies poussiéreuses formant des étoiles à z = 6,9 » 3 novembre 2021, Le Journal d’Astrophysique.
