Ces galaxies sont à court de gaz après avoir vécu intensément

En observant dans le passé de notre Univers, les astronomes ont découvert six galaxies bien étranges. Tandis que l’Univers était âgé d’à peine 3 milliards d’années (sur un total de 14 milliards d’années), une période prolifique a eu lieu pour la formation de nouvelles étoiles. Pourtant, ces six structures sont surprenantes : elles nous apparaissent massives et déjà « mortes », à court de gaz permettant de former de nouvelles étoiles.

L’étude de ces galaxies « tournant à vide » a été détaillée dans Nature le 22 septembre 2021 — la Nasa a relayé ces travaux dans un communiqué. Elles ne disposent plus d’hydrogène froid, le gaz nécessaire pour fabriquer de nouvelles étoiles. Les chercheurs se sont donc demandé ce qui avait pu arriver à ce gaz, si tôt dans l’histoire de l’Univers. « Il reste difficile d’extrapoler à partir de ces petits échantillons, mais ces observations établissent que l’épuisement du gaz est responsable d’un arrêt de la formation d’étoiles » de ces galaxies, écrivent les auteurs.

Des galaxies vues à travers des « télescopes naturels »

Afin d’étudier ces structures, les scientifiques ont utilisé la complémentarité des observations de Hubble, le télescope spatial, et d’ALMA, le radiotélescope géant installé au Chili. Hubble a permis de localiser à quels endroits des galaxies les étoiles se trouvaient, tandis qu’ALMA a détecté à quels endroits de futures étoiles seraient susceptibles de se former si elles avaient assez de gaz. Ces observations ont été réalisées dans le cadre du programme REQUIEM, qui utilise le phénomène de la lentille gravitationnelle.

Schéma expliquant l'effet de lentille gravitationnelle.

Source : ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), L. Calçada (ESO), Y. Hezaveh et al.

C’est un peu comme si l’on se servait de grosses galaxies situées en premier plan comme de « télescopes naturels », décrit la Nasa. La gravité de ces galaxies est telle que la lumière des objets situés en arrière-plan est déformée et grossie. Cette méthode de la lentille gravitationnelle est utile pour étudier des détails sur l’objet éloigné, qu’il serait impossible de voir sans l’effet de « loupe » provoqué par la galaxie plus massive devant.

Que s’est-il passé ? Mystère

Grâce à ce phénomène, les scientifiques ont pu mieux cerner comment se sont formées les six galaxies étudiées. Même lorsqu’elles connaissent des fusions avec de petites galaxies ou du gaz, ces structures ne paraissent pas « rajeunir ». Selon les auteurs, elles ont vécu intensément et de façon brève, leurs étoiles s’étant formées dans un laps de temps très bref. Mais pourquoi ce délai si court ? Le mystère reste à lever.

Plusieurs hypothèses sont soulevées :

• Un trou noir supermassif logé au centre de chacune de ces galaxies pourrait avoir réchauffé le gaz. Il serait donc toujours présent, mais trop chaud pour former d’autres étoiles,
• Le gaz aurait pu être expulsé hors de la galaxie,
• Ou la galaxie aurait pu consommer tout le gaz.

Les scientifiques notent en tout cas dans leurs conclusions que leurs données suggèrent « qu’un tel processus physique pourrait s’être déjà produit à des époques beaucoup plus précoces pour certaines galaxies ».