Communiqué de presse

Les secrets de construction d'une mégapole galactique

APEX révèle l'existence d'une nouvelle région de formation d'étoiles au sein d'un proto-amas

15 octobre 2014

Des astronomes ont utilisé le télescope APEX pour sonder un vaste amas galactique en cours de formation dans l'Univers jeune. Ces observations ont révélé la présence, en des lieux inattendus, de zones de formation d'étoiles masquées par la poussière. C'est la toute première fois qu'un recensement complet des régions de formation d'étoiles au sein d'un tel objet a lieu.

Les amas de galaxies constituent les plus vastes structures de l'Univers. La gravitation assure leur cohésion. Toutefois, leur formation demeure partiellement incomprise. La Galaxie de la Toile d'Araignée (cataloguée MRC 1138-262 [1]) et ses proches voisines ont fait l'objet d'observations répétées ces vingt dernières années, au moyen des télescopes de l'ESO [2] notamment. Elle constitue l'un des meilleurs exemples de proto-amas en cours de formation, voici plus de dix milliards d'années.

Toutefois, Helmut Dannerbauer (Université de Vienne, Autriche) et son équipe étaient persuadés de ne pas connaître tous les détails de son histoire. Ils souhaitaient explorer la face cachée de la formation stellaire et mesurer l'impact de la poussière sur l'estimation du taux de formation d'étoiles au sein de la Galaxie de la Toile d'Araignée.

A cet effet, l'équipe a utilisé la caméra LABOCA installée sur le télescope APEX au Chili. Elle a effectué 40 heures d'observation de l'amas de la Toile d'Araignée à des longueurs d'onde millimétriques – afin de traverser les épais nuages de poussière. LABOCA est dotée d'un champ de vue étendu et constitue l'instrument idéal pour ce type de sondage.

Carlos De Breuck (APEX project scientist at ESO, and a co-author of the new study) emphasises: “This is one of the deepest observations ever made with APEX and pushes the technology to its limits — as well as the endurance of the staff working at the high-altitude APEX site, 5050 metres above sea level.”

Carlos De Breuck (scientifique responsable du projet APEX à l'ESO et co-auteur de cette nouvelle étude) s'enthousiasme : « il s'agit là de l'une des explorations les plus lointaines jamais effectuées au moyen d'APEX. Pour ce faire, nous avons flirté avec les limites de la technologie – et testé l'endurance du personnel à haute altitude, le site d'APEX culminant à 5050 mètres au-dessus du niveau de la mer. »

Les observations d'APEX ont révélé l'existence d'un nombre de sources quatre fois plus important dans l'amas de la Toile d'Araignée que dans le ciel environnant. Et la comparaison minutieuse de ces nouvelles données aux observations complémentaires effectuées à diverses longueurs d'onde ont permis de confirmer l'appartenance de ces sources à l'amas en cours de formation : nombre de ces sources se situaient en effet à même distance que l'amas galactique lui-même.

Helmut Dannerbauer précise : “Les nouvelles observations d'APEX viennent compléter le recensement de l'ensemble des habitants de cette mégapole stellaire. Les galaxies sont en cours de formation – à l'image des chantiers de construction sur Terre, elles sont très poussiéreuses.”

Une surprise attendait toutefois l'équipe lorsque ses membres ont localisé la région de formation d'étoiles nouvellement détectée. Ils s'attendaient à ce que cette région occupe l'un des longs filaments reliant les galaxies entre elles. En réalité, elle se trouve principalement concentrée en une zone unique, pas même centrée sur la Galaxie de la Toile d'Araignée située au cœur du protoamas [3].

Helmut Dannerbauer conclut ainsi : “Nous nous étions fixés pour objectif de découvrir la région de formation d'étoiles cachée au sein de l'amas de la Toile d'Araignée – et nous y sommes parvenus – mais, au passage, nous avons mis au jour une nouvelle énigme ; cette région ne se trouvait pas là où nous l'attendions ! La mégapole se développe de façon asymétrique.”

Pour poursuivre cette histoire, d'autres épisodes d'observation sont requis – et, à l'avenir, ALMA constituera l'instrument parfait d'étude détaillée de ces régions poussiéreuses.

Notes

[1] La Galaxie de la Toile d'Araignée renferme un trou noir supermassif et constitue une puissante source d'ondes radio – ce qui a conduit les astronomes à la remarquer en premier lieu.

[2] Cette région a fait l'objet d'observations répétées de la part des télescopes de l'ESO depuis le milieu des années 1990. Le décalage vers le rouge (et donc la distance) de la radiosource MRC1138-262 (la Galaxie de la Toile d'Araignée) a été pour la première fois mesuré depuis La Silla. Des observations effectuées au moyen de l'instrument FORS qui équipe le VLT ont permis de découvrir l'existence du proto-amas. Par la suite, d'autres campagnes d'observations ont été menées avec ISAAC, SINFONI, VIMOS et HAWK-I. Les données acquises par la caméra LABOCA qui équipe APEX sont venues compléter les ensembles de données acquises dans les domaines optique et proche infrarouge par les télescopes de l'ESO. L'équipe a également utilisé une image acquise par le VLA en 12 heures de pose afin d'identifier les sources LABOCA sur les images optiques.

[3] Ces sursauts poussiéreux sont censés évoluer en galaxies elliptiques, comme c'est le cas de ceux qui, à l'heure actuelle, peuplent les amas de galaxies voisins.

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé “An excess of dusty starbursts related to the Spiderweb galaxy”, par Dannerbauer, Kurk, De Breuck et al., à paraître dans l'édition en ligne de la revue Astronomy & Astrophysics du 15 octobre 2014.

APEX est le fruit d'une collaboration entre l'Institut Max Planck dédié à la RadioAstronomie (MPIfR), l'Observatoire Spatial Onsala (OSO) et l'ESO. L'exploitation d'APEX à Chajnantor a été confiée à l'ESO.

L'équipe est composée de H. Dannerbauer (Université de Vienne, Autriche), J. D. Kurk (Institut Max Planck dédié à la Physique Extraterrestre, Garching, Allemagne), C. De Breuck (ESO, Garching, Allemagne), D. Wylezalek (ESO, Garching, Allemagne), J. S. Santos (INAF– Observatoire Astronomique d'Arcetri, Florence, Italie), Y. Koyama (Observatoire Astronomique National du Japon, Tokyo, Japon [NAOJ]; Institut d'Astronomie et des Sciences de l'Espace, Kanagawa, Japon), N. Seymour (CSIRO Astronomie et Science de l'Espace, Epping, Australie), M. Tanaka (NAOJ; Institut Kavli dédié à la Physique et aux Mathématiques Appliquées à l'Univers, Université de Tokyo, Japon), N. Hatch (Université de Nottingham, Royaume-Uni), B. Altieri (Centre de Science Herschel, Centre Européen d'Astronomie Spatiale, Villanueva de la Cañada, Espagne [HSC]), D. Coia (HSC), A. Galametz (INAF–Observatoire de Rome, Italie), T. Kodama (NAOJ), G. Miley (Observatoire de Leiden, Pays-Bas), H. Röttgering (Observatoire de Leiden), M. Sanchez-Portal (HSC), I. Valtchanov (HSC), B. Venemans (Institut Max Planck dédié à l'Astronomie, Heidelberg, Allemagne) et B. Ziegler (Université de Vienne).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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Contacts

Thierry Botti
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille / Institut Pythéas
Marseille, France
Tel: +33 4 95 04 41 06
Email: thierry.botti@osupytheas.fr

Helmut Dannerbauer
University of Vienna
Vienna, Austria
Tel: +43 1 4277 53826
Email: helmut.dannerbauer@univie.ac.at

Carlos De Breuck
ESO APEX Project Scientist
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6613
Email: cdebreuc@eso.org

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1431.