Comment cachez-vous quelque chose d'aussi grand et brillant qu'une galaxie? Vous l'étouffez dans la poussière cosmique. Le télescope spatial Spitzer de la NASA a vu à travers une telle poussière pour découvrir une population cachée de galaxies monstrueusement brillantes à environ 11 milliards d'années-lumière.
Ces étranges galaxies sont parmi les plus lumineuses de l'univers, brillant avec la lumière équivalente de 10 trillions de soleils. Mais, ils sont si loin et tellement trempés de poussière qu'il a fallu aux yeux infrarouges très sensibles de Spitzer pour les trouver.
"Nous voyons des galaxies qui sont essentiellement invisibles", a déclaré le Dr Dan Weedman de l'Université Cornell, Ithaca, N.Y., co-auteur de l'étude détaillant la découverte, publiée dans le numéro d'aujourd'hui des Astrophysical Journal Letters. «Les missions infrarouges passées ont fait allusion à la présence de galaxies poussiéreuses similaires il y a plus de 20 ans, mais ces galaxies étaient plus proches. Nous avons dû attendre que Spitzer regarde suffisamment loin dans l'univers lointain pour les trouver. »
D'où vient toute cette poussière? La réponse n'est pas tout à fait claire. La poussière est produite par les étoiles, mais on ne sait pas comment la poussière s'est dispersée autour des galaxies. Un autre mystère est la luminosité exceptionnelle des galaxies. Les astronomes pensent qu'une nouvelle race de quasars inhabituellement poussiéreux, les objets les plus lumineux de l'univers, pourrait se cacher à l'intérieur. Les quasars sont comme des ampoules géantes au centre des galaxies, alimentées par d'énormes trous noirs.
Les astronomes aimeraient également déterminer si des galaxies poussiéreuses et brillantes comme celles-ci ont finalement évolué vers des galaxies plus pâles et moins troubles comme notre propre Voie lactée. "Il est possible que des étoiles comme notre Soleil aient grandi dans des quartiers plus poussiéreux et plus lumineux, mais nous ne savons vraiment pas. En étudiant ces galaxies, nous aurons une meilleure idée de l'histoire de notre propre galaxie », a déclaré le Dr James Houck de Cornell, auteur principal de l'étude.
L'équipe dirigée par Cornell a d'abord scanné une partie du ciel nocturne à la recherche de signes de galaxies invisibles à l'aide d'un instrument sur Spitzer appelé photomètre d'imagerie multibande. L'équipe a ensuite comparé les milliers de galaxies observées dans ces données infrarouges aux images optiques au sol les plus profondes disponibles de la même région, obtenues par le Deep Wide Field Field Survey de l'Observatoire national d'astronomie optique. Cela a conduit à l'identification de 31 galaxies qui ne peuvent être vues que par Spitzer. "Cette vaste zone nous a pris plusieurs mois pour effectuer des levés depuis le sol", a déclaré le Dr Buell Jannuzi, co-investigateur principal du Deep Wide-Field Survey, "donc les galaxies poussiéreuses trouvées par Spitzer sont vraiment des aiguilles dans une botte de foin cosmique."
Des observations supplémentaires utilisant le spectrographe infrarouge de Spitzer ont révélé la présence de poussière de silicate dans 17 de ces 31 galaxies. Les grains de poussière de silicate sont des blocs de construction planétaires comme le sable, seulement plus petits. C'est le plus loin dans le temps où de la poussière de silicate a été détectée autour d'une galaxie. «La découverte de poussières de silicate à cette époque très précoce est importante pour comprendre quand des systèmes planétaires comme le nôtre sont apparus dans l'évolution des galaxies», a déclaré le Dr Thomas Soifer, co-auteur de l'étude, directeur du Spitzer Science Center, Pasadena, en Californie. et professeur de physique au California Institute of Technology, également à Pasadena.
Cette poussière de silicate a également aidé les astronomes à déterminer la distance entre les galaxies et la Terre. "Nous pouvons séparer la lumière d'une galaxie lointaine à l'aide d'un spectrographe, mais seulement si nous voyons une signature reconnaissable d'un minéral comme le silicate, nous pouvons déterminer la distance jusqu'à cette galaxie", a déclaré Soifer.
Dans ce cas, les galaxies remontaient à une époque où l'univers n'avait que trois milliards d'années, soit moins du quart de son âge actuel de 13,5 milliards d'années. Des galaxies similaires à celles de la poussière, mais beaucoup plus proches de la Terre, ont été suggérées pour la première fois en 1983 via des observations faites par le satellite astronomique infrarouge conjoint NASA-Europe. Plus tard, l'Observatoire spatial infrarouge de l'Agence spatiale européenne a enregistré à peine des objets comparables à proximité. Il a fallu une sensibilité améliorée de Spitzer, 100 fois supérieure à celle des missions précédentes, pour enfin rechercher les galaxies poussiéreuses à de grandes distances.
Le Deep Wide Field Field Survey de l'Observatoire national d'astronomie optique a utilisé le télescope de 4 mètres (13 pieds) de la National Science Foundation à l'Observatoire national de Kitt Peak, situé au sud-ouest de Tucson, en Arizona.
Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadena, en Californie, gère la mission du télescope spatial Spitzer pour la Direction des missions scientifiques de la NASA, Washington, D.C.Les opérations scientifiques sont menées au Spitzer Science Center. JPL est une division de Caltech. Le spectrographe infrarouge a été construit par Ball Aerospace Corporation, Boulder, Colorado et Cornell; son développement a été dirigé par Houck. Le photomètre d'imagerie multibande a été construit par Ball Aerospace Corporation, l'Université de l'Arizona, Tucson, Arizona, et Boeing North American, Canoga Park, Californie; son développement a été dirigé par le Dr George Rieke de l'Université de l'Arizona.
Le satellite astronomique infrarouge est un effort conjoint de la NASA, du Science and Engineering Research Council du Royaume-Uni et de l'Agence néerlandaise pour les programmes aérospatiaux des Pays-Bas.
Les conceptions, images et informations supplémentaires de l'artiste sur le télescope spatial Spitzer sont disponibles sur http://www.spitzer.caltech.edu.
Source d'origine: communiqué de presse Spitzer
