Les astronomes supposent que les galaxies que nous voyons aujourd'hui sont le résultat de milliards d'années d'évolution. Mais l'évolution dépend-elle des conditions de départ, ou s'agit-il uniquement des collisions galactiques? Une étude récente de plus de 6 500 galaxies à différentes distances montre que l'environnement de l'Univers primitif a eu un impact significatif sur l'évolution des galaxies que nous voyons aujourd'hui. L'environnement initial et les collisions en cours ont donc joué un rôle.
En utilisant VIMOS sur le très grand télescope de l'ESO, une équipe d'astronomes français et italiens a montré la forte influence de l'environnement sur la façon dont les galaxies se forment et évoluent. Les scientifiques ont pour la première fois cartographié des régions éloignées de l'Univers, montrant que la distribution des galaxies a considérablement évolué avec le temps, en fonction de l'environnement immédiat des galaxies. Cette découverte surprenante pose de nouveaux défis aux théories de la formation et de l'évolution des galaxies.
Le débat «nature contre culture» est un sujet brûlant en psychologie humaine. Mais les astronomes sont également confrontés à des énigmes similaires, en particulier lorsqu'ils essaient de résoudre un problème qui va au cœur même des théories cosmologiques: les galaxies que nous voyons aujourd'hui sont-elles simplement le produit des conditions primordiales dans lesquelles elles se sont formées, ou les expériences du passé ont-elles changé le chemin de leur évolution?
Dans une grande enquête de trois ans réalisée avec VIMOS [1], l'imageur visible et le spectrographe multi-objets sur le VLT de l'ESO, les astronomes ont étudié plus de 6 500 galaxies sur une large gamme de distances pour étudier comment leurs propriétés varient sur différentes échelles de temps , dans différents environnements et pour différentes luminosités de galaxies [2]. Ils ont pu construire un atlas de l'Univers en trois dimensions, remontant à plus de 9 milliards d'années.
Ce nouveau recensement révèle un résultat surprenant. La relation couleur-densité, qui décrit la relation entre les propriétés d'une galaxie et son environnement, était nettement différente il y a 7 milliards d'années. Les astronomes ont ainsi découvert que la luminosité des galaxies, leurs propriétés génétiques initiales et les environnements dans lesquels elles vivent ont un impact profond sur leur évolution.
"Nos résultats indiquent que l'environnement est un acteur clé dans l'évolution des galaxies, mais il n'y a pas de réponse simple au problème" nature contre culture "dans l'évolution des galaxies", a déclaré Olivier Le Fièvre du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, France, qui coordonne l'équipe VIMOS VLT Deep Survey qui a fait la découverte. «Ils suggèrent que les galaxies telles que nous les voyons aujourd'hui sont le produit de leurs informations génétiques inhérentes, évoluées au fil du temps, ainsi que d'interactions complexes avec leur environnement, telles que les fusions.»
Les scientifiques savent depuis plusieurs décennies que les galaxies du passé de l'Univers sont différentes de celles de l'Univers actuel, local à la Voie lactée [3]. Aujourd'hui, les galaxies peuvent être grossièrement classées comme rouges, quand peu ou pas de nouvelles étoiles naissent, ou bleues, où la formation d'étoiles est toujours en cours. De plus, il existe une forte corrélation entre la couleur d'une galaxie et l'environnement dans lequel elle réside: les types les plus sociables trouvés dans les amas denses sont plus susceptibles d'être rouges que les plus isolés.
En repensant à un large éventail de galaxies d'âges variés, les astronomes visaient à étudier comment cette corrélation particulière a évolué au fil du temps.
"Grâce à VIMOS, nous avons pu utiliser le plus grand échantillon de galaxies actuellement disponible pour ce type d'étude, et en raison de la capacité de l'instrument à étudier de nombreux objets à la fois, nous avons obtenu beaucoup plus de mesures que précédemment", a déclaré Angela Iovino, de l'Observatoire astronomique de Brera, Italie, un autre membre de l'équipe.
La découverte par l’équipe d’une variation marquée de la relation «densité de couleur», selon qu’une galaxie se trouve dans un amas ou seule, et en fonction de sa luminosité, a de nombreuses implications potentielles. Les résultats suggèrent par exemple que le fait d'être situé dans un amas désaltère la capacité d'une galaxie à former des étoiles plus rapidement par rapport à celles isolées. Les galaxies lumineuses manquent également de matériel de formation d'étoiles plus tôt que celles plus faibles.
Ils concluent que le lien entre la couleur, la luminosité et l’environnement local des galaxies n’est pas simplement le résultat de conditions primordiales «imprimées» au cours de leur formation - mais tout comme pour les humains, la relation et les interactions des galaxies peuvent avoir un impact profond sur leur évolution.
Une image haute résolution et sa légende sont disponibles sur cette page.
[1] Le spectrographe multi-objets visible VIMOS est un instrument multimode sur Melipal, le troisième télescope unitaire du très grand réseau de télescopes de l’Observatoire Paranal de l’ESO. En service depuis 2003, VIMOS peut fournir à la fois des images et des spectres astronomiques à des longueurs d'onde visibles sur de larges champs de vision. Dans son mode multi-objet, il peut enregistrer jusqu'à 1 000 spectres à la fois.
[2] Le VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) est un levé spectroscopique révolutionnaire qui fournira, une fois terminé, une image complète de la formation des galaxies et des structures sur une très large plage de décalage vers le rouge (0 Communiqué de presse ESO
