Communique de presse - Observation en direct de la formation de galaxies spirales au Very Large Telescope

Une équipe internationale d'astronomes¹ conduite par un chercheur du Département d'astrophysique extragalactique et de cosmologie (Unité mixte de recherche CNRS - Observatoire de Paris) vient d'observer, avec l'un des quatre télescopes du Very Large Telescope de l'European Southern Observatory (ESO), des galaxies naines très éloignées. L'analyse des spectres fait apparaître que ces galaxies compactes et très lumineuses contiennent de vieilles étoiles, et sont le siège d'intenses formations stellaires. Ces phénomènes sont dus à des interactions avec d'autres galaxies, voire à des fusions de galaxies. On se trouverait donc en présence d'une étape de formation de galaxies massives, et l'on assisterait à la création du bulbe central, le disque ainsi que les bras spiraux se formant par la suite.

Depuis plusieurs années, les astronomes sont intrigués par la présence en grand nombre dans l'Univers lointain, de galaxies compactes et lumineuses. De taille naine, ces galaxies ont cependant un rayonnement énergétique dix à cent fois supérieur à celui des galaxies naines observées dans l'Univers local. Il y a 7 milliards d'années, ces galaxies représentaient la population dominante alors qu'elles sont pratiquement absentes aujourd'hui.

Les astronomes¹ ont récemment observé ces galaxies avec le spectrographe FORS1, équipant le télescope Antu du Very Large Telescope de l'ESO situé au Paranal (Chili). Ils ont pu obtenir des spectres d'une qualité inégalée jusqu'alors, détectant pour la première fois dans des galaxies lointaines, des raies importantes comme celles du fer et d'autres éléments.

Ces spectres permettent d'identifier le contenu stellaire et gazeux des galaxies compactes lumineuses. Elles contiennent, d'une part de vieilles étoiles riches en fer et autres éléments, d'autre part des régions d'intenses formations stellaires. L'analyse des spectres montre aussi que les galaxies compactes lumineuses comportent beaucoup de gaz et de poussières. Une importante fraction de leur énergie est ré-émise en infrarouge, ce qui avait été remarqué lors de la détection de plusieurs d'entre elles par le satellite ISO de l'Agence Spatiale Européenne (ESA)². Ces galaxies, déjà évoluées, sont en train de transformer très rapidement d'énormes masses de gaz et de poussières en de nouvelles générations d'étoiles. La formation d'étoiles est provoquée par des interactions entre une galaxie et sa voisine, voire même des phénomènes de fusion entre deux galaxies, révélés par la remarquable qualité d'image du télescope spatial Hubble.

Ces observations corroborent le scénario dit "hiérarchique" de la formation des galaxies selon lequel deux galaxies se rencontrent pour en former une plus massive, le phénomène de fusion entraînant une formation stellaire intense. Les galaxies compactes montrent une diversité considérable de morphologies, incluant des fusions complètes entre galaxies et des interactions moins directes, conduisant à la formation d'un bulbe très lumineux et d'un disque à peine développé. L'équipe d'astronomes, à l'origine de la découverte présentée ici, suggère que les galaxies compactes sont les progéniteurs des bulbes de galaxies massives tel celui de notre Galaxie, ayant formé ultérieurement un disque avec des bras spiraux. On serait alors témoin d'une phase essentielle de la formation des galaxies montrant que les étoiles constituant le bulbe se forment avant celles qui, comme notre Soleil, constituent le disque et ses bras spiraux. Les galaxies massives, telle notre Galaxie, observées aujourd'hui seraient donc relativement récentes.

F. Hammer, N. Gruel, H. Flores, T. X. Thuan, L. Infante, accepté dans Astrophysical Journal (sous presse)

¹ François Hammer Observatoire de Paris - CNRS ; Nicolas Gruel, Observatoire de Paris - CNRS ; Hector Flores, CEA-Saclay ; Trinh Xuan Thuan, Université de Virginie aux Etas-Unis ; Leopoldo Infante, Université Catholique au Chili.

François HAMMER
Observatoire de Paris - CNRS
Tél. : 01 45 07 74 08
Mél : Francois.Hammer@obspm.fr

Philippe CHAUVIN
Institut National des Sciences de l'Univers du CNRS
Tél. : 01 44 96 43 36
Mél : Philippe.Chauvin@obspm.fr

Communiqué de presse Observation en direct de la formation de galaxies spirales au Very Large Telescope
Paris, le 18 décembre 2000

Une équipe internationale d'astronomes¹ conduite par un chercheur du Département d'astrophysique extragalactique et de cosmologie (Unité mixte de recherche CNRS - Observatoire de Paris) vient d'observer, avec l'un des quatre télescopes du Very Large Telescope de l'European Southern Observatory (ESO), des galaxies naines très éloignées. L'analyse des spectres fait apparaître que ces galaxies compactes et très lumineuses contiennent de vieilles étoiles, et sont le siège d'intenses formations stellaires. Ces phénomènes sont dus à des interactions avec d'autres galaxies, voire à des fusions de galaxies. On se trouverait donc en présence d'une étape de formation de galaxies massives, et l'on assisterait à la création du bulbe central, le disque ainsi que les bras spiraux se formant par la suite. Depuis plusieurs années, les astronomes sont intrigués par la présence en grand nombre dans l'Univers lointain, de galaxies compactes et lumineuses. De taille naine, ces galaxies ont cependant un rayonnement énergétique dix à cent fois supérieur à celui des galaxies naines observées dans l'Univers local. Il y a 7 milliards d'années, ces galaxies représentaient la population dominante alors qu'elles sont pratiquement absentes aujourd'hui. Les astronomes¹ ont récemment observé ces galaxies avec le spectrographe FORS1, équipant le télescope Antu du Very Large Telescope de l'ESO situé au Paranal (Chili). Ils ont pu obtenir des spectres d'une qualité inégalée jusqu'alors, détectant pour la première fois dans des galaxies lointaines, des raies importantes comme celles du fer et d'autres éléments. Ces spectres permettent d'identifier le contenu stellaire et gazeux des galaxies compactes lumineuses. Elles contiennent, d'une part de vieilles étoiles riches en fer et autres éléments, d'autre part des régions d'intenses formations stellaires. L'analyse des spectres montre aussi que les galaxies compactes lumineuses comportent beaucoup de gaz et de poussières. Une importante fraction de leur énergie est ré-émise en infrarouge, ce qui avait été remarqué lors de la détection de plusieurs d'entre elles par le satellite ISO de l'Agence Spatiale Européenne (ESA)². Ces galaxies, déjà évoluées, sont en train de transformer très rapidement d'énormes masses de gaz et de poussières en de nouvelles générations d'étoiles. La formation d'étoiles est provoquée par des interactions entre une galaxie et sa voisine, voire même des phénomènes de fusion entre deux galaxies, révélés par la remarquable qualité d'image du télescope spatial Hubble. Ces observations corroborent le scénario dit "hiérarchique" de la formation des galaxies selon lequel deux galaxies se rencontrent pour en former une plus massive, le phénomène de fusion entraînant une formation stellaire intense. Les galaxies compactes montrent une diversité considérable de morphologies, incluant des fusions complètes entre galaxies et des interactions moins directes, conduisant à la formation d'un bulbe très lumineux et d'un disque à peine développé. L'équipe d'astronomes, à l'origine de la découverte présentée ici, suggère que les galaxies compactes sont les progéniteurs des bulbes de galaxies massives tel celui de notre Galaxie, ayant formé ultérieurement un disque avec des bras spiraux. On serait alors témoin d'une phase essentielle de la formation des galaxies montrant que les étoiles constituant le bulbe se forment avant celles qui, comme notre Soleil, constituent le disque et ses bras spiraux. Les galaxies massives, telle notre Galaxie, observées aujourd'hui seraient donc relativement récentes. F. Hammer, N. Gruel, H. Flores, T. X. Thuan, L. Infante, accepté dans Astrophysical Journal (sous presse) Vous pouvez consulter le serveur web de l'Observatoire de Paris : http://www.obspm.fr/actual/nouvelle/dec00.html ¹ François Hammer Observatoire de Paris - CNRS ; Nicolas Gruel, Observatoire de Paris - CNRS ; Hector Flores, CEA-Saclay ; Trinh Xuan Thuan, Université de Virginie aux Etas-Unis ; Leopoldo Infante, Université Catholique au Chili. ² Communiqué de presse du CNRS du 15/12/98 sur le serveur web : http://www.cnrs.fr/cw/fr/pres/compress/archives/insu151298.html Contact chercheur : François HAMMER Observatoire de Paris - CNRS Tél. : 01 45 07 74 08 Mél : Francois.Hammer@obspm.fr Contact département : Philippe CHAUVIN Institut National des Sciences de l'Univers du CNRS Tél. : 01 44 96 43 36 Mél : Philippe.Chauvin@obspm.fr Contact presse : Stéphanie BIA Tél. : 01 44 96 43 09 Mél : stephanie.bia@cnrs-dir.fr