Des astronomes découvrent des halos géants autour des galaxies

Chaque galaxie est entourée d'une sorte de halo d'ancienne lumière diffuse, qui contient en elle des milliards d'années d'évolution et d'histoire de la naissance et de la mort des premières étoiles de l'univers, dévoile un article paru dans le magazine MNRAS.

"Les anciennes galaxies où se formaient activement les étoiles autrefois sont entourées d'un géant halo terne de photons du continuum Lyman, qui doivent voyager pendant des centaines de milliers d'années-lumière en "sautant" d'une molécule à l'autre tant qu'ils ne s'évaderont pas dans l'espace. A présent, nous devons comprendre comment et pourquoi les photons "ralentissent" autant", annonce David Sobral de l'université de Lancaster au Royaume-Uni.

Les photons du continuum Lyman sont des particules de lumière à haute énergie qui émettent de l'hydrogène au sein des étoiles les plus chaudes et les plus brillantes. Toutes les particules de ce genre sont concentrées sur un intervalle étroit de la partie ultraviolette du spectre, appelé également "série de Lyman". Les astronomes utilisent cette régularité pour déterminer la distance jusqu'aux étoiles et aux galaxies les plus lointaines en se référant à l'énergie des photons du continuum Lyman et à leur décalage spectral vers le rouge.

David Sobral et son collègue Jorryt Matthee de l'université de Leyde aux Pays-Bas ont étudié les propriétés de ce rayonnement émis par un millier de galaxies lointaines situées à 11 milliards d'années-lumière de la Terre. Ils ont voulu savoir pourquoi le rayonnement de Lyman, la partie la plus brillante et la plus puissante des étoiles, ne dominait pas dans la lumière des galaxies les plus lointaines où de nouvelles étoiles naissaient cent, voire mille fois plus rapidement que dans la Voie lactée.

Les astronomes européens ont pu répondre à cette question en élaborant une méthode qui a permis d'évaluer la part réelle de ce rayonnement dans la lumière des galaxies en se basant sur les lignes d'hélium dans leur spectre, et de déterminer d'où il provenait. Il s'avère que la majeure partie du rayonnement ultraviolet — près de 94,5% — n'a pas quitté les limites des noyaux des galaxies car il s'est retrouvé dans des nuages d'hydrogène neutre entourant les anciennes galaxies pendant les jeunes années de l'univers.

Les photons ont alors commencé à y "sauter" d'une molécule à l'autre, suite à quoi la lumière ultraviolette brillante se dissipait et ralentissait pour former une sorte de halo autour de la galaxie. C'est pourquoi le rayonnement de Lyman de ces galaxies débordait bien au-delà de leurs limites, occupant près de deux fois plus d'espace que les galaxies elles-mêmes.

L'étude de ce halo permettra aux chercheurs d'en savoir plus sur la fréquence de formation des étoiles dans un passé lointain et de comprendre comment naissaient et mourraient les premières galaxies de l'univers. "Le lancement de nouveaux télescopes spatiaux et terrestres comme James Webb et E-ELT aidera à remplir cette tâche", concluent les scientifiques.