jeudi , 23 mars 2017
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Des photons qui ont dû mal à s’échapper de galaxies distantes

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Des chercheurs ont découvert des halos gigantesques composés de photons qui ont dû mal à s’échapper des galaxies similaires à la Voie lactée.


Des photons qui ont dû mal à s’échapper de galaxies distantes
Une illustration d'une galaxie lointaine similaire à la Voie lactée où le halo bleu représente des photons Lyman-alpha qui ont dû mal à s'échapper - CREDIT : ESO/L. Calçada
Pour comprendre la formation et l’évolution de la Voie lactée, les astronomes observent des galaxies distantes. Leur lumière met des milliards d’années à nous parvenir et les télescopes peuvent être utilisés comme des machines à remonter dans le temps afin d’avoir un indicateur clair sur la distance des objets qu’on observe. Pour les galaxies, les étoiles et les planètes proches, les astronomes utilisent la technique de la spectroscopie pour analyser leur lumière qui se répartit sur un spectre.

Les scientifiques analysent ensuite des lignes spectrales qui informent sur la composition, la température et le mouvement de l’objet. Avec les galaxies plus lointaines, on dispose d’une seule caractéristique spectrale qu’on connait comme la ligne Lyman-alpha qui est associé avec le gaz d’hydrogène.

Les nouvelles étoiles dans les galaxies lointaines sont suffisamment chaudes pour fractionner l’hydrogène dans les nuages de gaz avoisinant qui s’illumine ensuite dans une lumière Lyman-alpha qui est théoriquement la caractéristique observable la plus solide pour une galaxie lointaine. Mais en pratique, les photons de Lyman-alpha ont dû mal à s’échapper des galaxies comme du gaz et la poussière bloquent ou dévie leur trajectoire ce qui augmente la difficulté de l’analyse.

En utilisant l’Isaac Newton Telescope (INT) sur La Palma sur les îles Canaries, les astronomes ont créé une expérience pour étudier 1 000 galaxies distantes. Ils ont analysé le ciel en utilisant la caméra à grand-angle et des filtres personnalisés pour déterminer les zones de la production de Lyman-alpha, sa quantité et sa zone de sortie dans les galaxies.

Les chercheurs ont observé des galaxies jusqu’à 11 milliards d’années qui est la limite où on peut identifier et étudier les galaxies lointaines. Mais surtout, ils ont été capable de prédire précisément la quantité de photons Lyman-alpha qui étaient produit dans chaque galaxie ainsi que la zone de production. Ensuite, ils les ont comparés avec les photons qui ont été détectés par l’INT.

Les résultats montrent que seuls 1 à 2 % de ces photons s’échappent du centre des galaxies telles que la Voie lactée.1 Et même si on compte tous les photons à une grande distance du centre, il n’y en a que 10 % qui s’échappent. Les galaxies formant des étoiles dans l’univers distant semblent être entouré par une grande quantité de photons Lyman-alpha. Ces photons doivent traverser des centaines de milliers d’années-lumières dans une série quasi infinie d’absorption et d’émission.

Et ce n’est que le début, car avec le James Web Telescope qui sera opérationnel en 2018, les astronomes seront capables de remonter plus en arrière dans le temps en ouvrant une nouvelle fenêtre dans les premières galaxies et étoiles. Le fait d’étudier ces photons qui s’échappent nous informe sur le genre d’étoiles qui produit ces photons et les propriétés du gaz interstellaire et intergalactique.

Sources

1.
Sobral D, Matthee J, Best P, et al.             The CALYMHA survey: Lyα luminosity function and global escape fraction of Lyα photons at            z              = 2.23          . Mon Not R Astron Soc. 2016;466(1):1242-1258. doi: 10.1093/mnras/stw3090
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A propos de Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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