07/1997
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Les flambées de formation d'étoiles se produisent toujours dans des galaxies jeunes, qui sont encore en train de se former. Loin d'être des événements marginaux dans la vie des galaxies, elles semblent au contraire jouer un rôle déterminant tant dans leur formation que dans leur évolution : telle est la conclusion d'observations spectroscopiques récentes d'astronomes de Toulouse (1), de Besançon (2) et du Brésil (3). Pour ces chercheurs, ce résultat permet d'expliquer des observations récentes du Télescope Spatial Hubble montrant que l'Univers est peuplé en grande partie de galaxies en train de fusionner et fournit ainsi un élément clé pour comprendre comment se forment les galaxies et évolue l'Univers.
L'enrichissement chimique de l'Univers, par l'intermédiaire des réactions nucléaires au coeur des étoiles, a toujours été considéré comme un phénomène progressif, régulièrement rythmé par les explosions d'étoiles massives qui sèment les éléments lourds dans le milieu interstellaire où naissent de nouvelles générations d'étoiles. Les brusques flambées de formation d'étoiles que l'on observe dans certaines galaxies proches et massives ne semblaient être qu'un emballement épisodique du processus.
Or, l'analyse détaillée d'un grand échantillon de galaxies à brusques et violentes flambées de formation d'étoiles vient de révéler que toutes ces galaxies sont jeunes. En effet, les observations spectroscopiques, obtenues en grande partie au télescope de 193 cm de l'Observatoire de Haute-Provence (CNRS) par des astronomes de l'Observatoire Midi-Pyrénées (1) et de l'Observatoire de Besançon (2), associés à un chercheur du Laboratoire National d'Astrophysique (Itajuba, Brésil) (3), montrent que le milieu interstellaire des galaxies à flambées d'étoiles est pauvre en éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium (les deux éléments présents lors du big bang). Les chercheurs en déduisent que l'enrichissement chimique de l'Univers n'est pas progressif, mais qu'il doit être stimulé par des flambées de formation d'étoiles lorsque les galaxies sont encore jeunes.
Ces observations ont en outre permis de découvrir un autre indice pour comprendre comment évoluent les galaxies : deux différences marquées entre les galaxies où le bulbe d'étoiles domine et celles où le disque de gaz est plus important. Il y a moins d'éléments lourds dans les premières que dans les secondes, et les galaxies à bulbe important connaissent un enrichissement chimique proportionnel à leur luminosité, alors que les autres galaxies ne suivent pas cette loi. Pour ces astronomes, ces différences sont tout à fait en accord avec la théorie de formation hiérarchique des galaxies.
Selon cette théorie, les bulbes de galaxies spirales et les galaxies elliptiques se forment par fusions successives de petits systèmes stellaires riches en gaz. Chaque fusion provoque une nouvelle flambée de formation d'étoiles. Une fréquence élevée de fusions produira une galaxie avec un gros bulbe. Au contraire, une forte accumulation de gaz conduira celui-ci à s'effondrer pour former un disque ; dans ce disque les flambées de formation d'étoiles consommeront plus de gaz, et l'enrichissement chimique de la galaxie sera plus rapide.
Ces résultats permettent également d'expliquer les dernières découvertes du Télescope Spatial Hubble. Il a en effet révélé que, dans le passé, l'Univers était peuplé en grande partie de galaxies en train de fusionner, celles qui ont donné naissance aux galaxies à flambées de formation d'étoiles observées maintenant.
Grâce à ces observations, le scénario de formation
et d'évolution des galaxies commence à se préciser
et permet de mieux cerner comment l'Univers lui-même a évolué.
Par exemple, l'existence d'une population de galaxies jeunes oblige
à abandonner l'idée que toutes les galaxies se sont
formées peu après le big bang, et impose une limite
sévère à l'âge de l'Univers. En outre,
s'il existe encore du gaz pour former des étoiles dans
les galaxies, cela pourrait signifier qu'une partie importante
de la masse cachée que les astronomes cherchent à
identifier est sous une forme classique (des baryons), et qu'il
n'est pas nécessaire d'invoquer des particules exotiques
ou inconnues.
(1) Laboratoire d'astrophysique de l'Observatoire Midi Pyrénées (CNRS-Université Toulouse 3).
(2) Laboratoire d'Astrophysique de l'Observatoire de Besançon (CNRS-Université de Franche-Comté).
(3) Laboratorio Nacional
de Astrofisica/CNPq, Ijatuba, Brésil.
Référence :
Coziol R., Contini T., Davoust E., Considère S. ; The
chemical evolution of starburst nucleus galaxies, Astrophysical
Journal, 1997, vol. 481, pp. L67-L70