30/05/2022 Le berceau des galaxies

Après le Big Bang, il a environ 13,8 milliards d’années, l’univers primitif en résultant était empli d’énormes nuages de gaz neutres (ne réagissant pas en présence d’autres gaz) connus sous le nom de Damped Lyman-α systems,ou DLA. Ces gaz se sont condensés lentement pour former les premières étoiles et galaxies.

Leurs résidus sont encore observables aujourd’hui, mais avec difficulté. Ils sont trop diffus et n’émettent pas de lumière par eux-mêmes. Aujourd’hui, pour estimer leur taille et leur masse, les astrophysiciens utilisent des quasars ou trous noirs supermassifs émettant de la lumière comme référence lumineuse.

Aujourd’hui, deux directeurs de recherche au W.M. Keck Observatory à Kamuela, Hawaii annoncent avoir résolu le problème en utilisant des galaxies dont la forme leur permet de jouer le rôle de lentilles gravitationnelles (Gravitationally lensed galaxies https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_lens), pour observer des DLA âgés de 11 milliards d’années. Ces galaxies disposent d’une structure massive frontale qui courbe la lumière se dirigeant vers la Terre comme le ferait un télescope cosmique.

Cette méthode permet aux astrophysiciens de voir des éléments de l’espace profond qui sont invisibles autrement. Dans ce cas précis ils ont pu déterminer la taille des deux DLA, soit dans ce cas les 2/3 de la Voie Lactée. Ils ont constaté qu’ils contenaient des galaxies-hôtes.

Référence

Resolving the HI in Damped Lyman-α systems that power star-formation

DOI:  10.1038/s41586-022-04616-1

Auteurs: Rongmon Bordoloi, Ahmed Shaban, North Carolina State University et autres

Published: May 18, 2022 in Nature 

Abstract:
Reservoirs of dense atomic gas (primarily hydrogen), contain ~90% of the neutral gas at a redshift of 3, and contribute to 2-3% of the total baryons in the Universe.  These “Damped Lyman-α systems” (so called because they absorb Lyman-α photons from within and from background sources) have been studied for decades, but only through absorption lines present in the spectra of background quasars and gamma-ray bursts. Such pencil beams do not constrain the physical extent of the systems. Here, we report integral-field spectroscopy of a bright, gravitationally lensed galaxy at a redshift of 2.7 with two foreground Damped Lyman-α systems. These systems are ≳ 238 kpc2 in extent, with column densities of neutral hydrogen varying by more than an order of magnitude on ≲3 kpc-scales. The Otan column densities are ~ 1020.46 – 1020.84 cm-2 and the total DLA masses are ≳ 5.5×108 – 1.4×109 M⊙, showing that DLAs contain the necessary fuel for the next generation of star formation, consistent with relatively massive, low-luminosity primeval galaxies at redshifts > 2.

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