Il y a une dizaine d'années, les modèles cosmologiques standard ont rencontré un léger problème lorsqu'ils ont été appliqués à la Voie lactée… galaxies satellites manquantes. Alors, qu'est-il arrivé aux 480 autres qui devraient être là-bas? Soit ils n'existent pas - soit nous ne pouvons pas les voir pour une raison quelconque. Grâce aux recherches du projet LIDAU et de deux chercheurs de l'Observatoire Astronomique de Strasbourg, nous pourrions avoir une réponse.
Environ 150 millions d'années après le Big Bang, les premières étoiles de l'Univers ont commencé à apparaître à partir de l'hydrogène et de l'hélium gazeux électriquement neutres qui le remplissaient. Alors que leur lumière intense traversait les atomes d'hydrogène, elle les a ramenés à leur état de plasma dans un processus appelé réionisation. Les choses ont vraiment commencé à chauffer à partir de là… le gaz a commencé à s'échapper de la gravité des galaxies de faible masse et, par conséquent, ils ont perdu leurs capacités de formation d'étoiles. En calculant les conséquences observables de ce processus, Pierre Ocvirk et Dominique Aubert ont démontré que les premières étoiles de la Voie lactée avaient le pouvoir de la réionisation et que «c'est en effet un processus essentiel dans le modèle standard de formation des galaxies». Cet état de photo-évaporation explique bien la rareté et l'âge des compagnons de la Voie lactée et explique pourquoi les galaxies satellites sont rares dans ce quartier.
«D'un autre côté, leur sensibilité au rayonnement UV signifie que les galaxies satellites sont de bonnes sondes de l'époque de la réionisation. De plus, ils sont relativement proches, de 30000 à 900000 années-lumière, ce qui nous permet de les étudier dans les moindres détails, notamment avec la prochaine génération de télescopes. » dit Ocvirk. "En particulier, l'étude de leur contenu stellaire par rapport à leur position pourrait nous donner un aperçu précieux de la structure du champ de rayonnement UV local pendant la réionisation."
La théorie actuelle affirme que cette photo-évaporation a été simplement causée par des galaxies proches, résultant en un événement uniforme - mais le nouveau modèle construit par les deux chercheurs français prouve que cette hypothèse est fausse. Leur simulation numérique haute résolution tient compte de la dynamique des halos de matière noire du début à la fin, ainsi que de la formation d'étoiles et du rayonnement UV qui en résultent.
«C'est la première fois qu'un modèle rend compte de l'effet du rayonnement émis par les premières étoiles formées au centre de la Voie lactée, sur ses galaxies satellites. En effet, contrairement aux modèles précédents, le champ de rayonnement produit dans cette configuration n'est pas uniforme, mais diminue en intensité à mesure que l'on s'éloigne de la source. » explique Ocvirk. «D'une part, les galaxies satellites proches du centre galactique voient leur gaz s'évaporer très rapidement. Ils forment si peu d'étoiles qu'ils peuvent être indétectables avec les télescopes actuels. En revanche, les galaxies satellites les plus éloignées connaissent en moyenne une irradiation plus faible. Par conséquent, ils parviennent à garder leur gaz plus longtemps et à former plus d'étoiles. En conséquence, ils sont plus faciles à détecter et apparaissent plus nombreux. »
Où les hypothèses initiales ont-elles échoué? Dans les modèles précédents, on pensait que la réionisation se produisait sur un fond UV uniformément réparti, mais les premières étoiles du MIlky Way avaient déjà fait des dégâts en consommant ses satellites. Comme le suggère l'étude, notre propre galaxie est responsable du manque de petits compagnons.
Dit Ocvirk; «Ce nouveau scénario a des conséquences profondes sur la formation des galaxies et sur l'interprétation des grands levés astronomiques à venir. En effet, les galaxies satellites sont affectées par le champ de marée de notre galaxie et peuvent être lentement digérées dans le halo stellaire de notre galaxie. Ils peuvent également être étirés en filaments et former des courants stellaires. »
C’est un nouveau concept très intéressant et ce sera l’un des principaux objectifs scientifiques de la mission spatiale Gaia, dont le lancement est prévu en 2013. Jusque-là, l’équipe de l’Observatoire astronomique de Strasbourg poursuivra ses efforts pour mieux comprendre les processus radiatifs lors de la réionisation.
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse de l'Observatoire Astronomique de Strasbourg. Pour en savoir plus: Une signature de la réionisation interne de la voie lactée et la collaboration LIDAU (Light In the Dark Ages of the Universe).
