Communiqué de presse De nouveaux indices sur l`apparition des

8 mars 2017
Communiqué de presse
De nouveaux indices sur l'apparition des premières étoiles dans
l'Univers
Quand et comment sont apparues les premières étoiles dans l'Univers et
comment les galaxies se sont-elles formées ? Les astronomes tentent de
répondre à ces questions en observant directement l'enfance de l'Univers. En
construisant des télescopes toujours plus gigantesques, ils parviennent à
observer des galaxies toujours plus lointaines et donc plus éloignées dans le
passé. Une équipe internationale d’astronomes, impliquant des chercheurs de
l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP – CNRS / CNES /
UT3 Paul Sabatier) et dirigée par Nicolas Laporte de l’University College London a
tiré pleinement profit de la puissance de l’observatoire radio ALMA qui vient d’être
achevé au Chili pour étudier la composition chimique et les propriétés d’une des
galaxies les plus lointaines. Ces résultats sont publiés dans Astrophysical
Journal Letters.
La construction du grand observatoire ALMA à 5000m d'altitude sur un plateau du désert
d'Atacama au Chili était en grande partie motivée par l'étude de la formation des
premières galaxies. Aujourd'hui, cinq ans après sa mise en service, la détection de
poussière et d'oxygène dans une galaxie primordiale confirme l'extraordinaire puissance
de cet instrument et ouvre de nouvelles perspectives scientifiques.
Sa lumière ayant mis plus de 13 milliards d'années pour nous parvenir, cette galaxie est
observée telle qu’elle était, 600 millions d’années après le Big-Bang, c’est-à-dire quand
l’Univers était à 4% de son âge actuel. Les observations en ondes radio avec ALMA,
combinées à d'autres observations dans le domaine visible et proche infrarouge avec un
autre grand télescope du Chili, le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, ont permis de
détecter pour la première fois la présence de poussières d’étoiles dans l’Univers jeune.
Ces observations apportent un nouvel éclairage sur la fin de vie des premières étoiles,
leurs explosions en supernovæ et l’éjection de matière sous forme de grains de
poussière.!
La poussière d’étoiles a déjà été détectée dans plusieurs régions de l’espace et se
présente sous forme de grains d’un diamètre de l’ordre du millionième de centimètre.
Ces grains émettent un rayonnement aux fréquences radio auxquelles ALMA est très
sensible. La détection de poussière dans l’Univers jeune permet d’en savoir un peu plus
sur le cycle de vie des premières étoiles, en particulier sur l’époque à laquelle la lumière
émise par les premières étoiles chaudes emplissait tout l’Univers. !
L’équipe d’astronomes a mené un programme de recherche avec ALMA en juillet 2016,
ciblé sur un amas de galaxies très massif référencé Abell 2744. Différentes
observations, dont la détection d’oxygène avec l’interféromètre ALMA, ont montré

l’incroyable distance d’une des galaxies cataloguée A2722_YD4. Les astronomes ont pu
estimer qu’elle contenait environ 2 milliards d’étoiles semblables au Soleil, et une
quantité de poussière dont la masse équivaut à 6 millions de Soleil. Pour expliquer cette
quantité de poussière d’étoiles, les chercheurs évoquent des explosions continues de
supernovæ sur une période de près de 200 millions d’années. Les auteurs viennent
donc d’ouvrir une nouvelle fenêtre sur l’étude des premières étoiles, et ainsi de se
rapprocher du Saint Graal de l’astronomie moderne : l’apparition de la lumière dans
l’Univers.!
« A2744_YD4 n’est pas seulement l’objet le plus lointain détecté par ALMA » précise
Nicolas Laporte, auteur principal de cette étude, « la détection de poussière d’étoiles
dans l’Univers très jeune indique que des supernovæ ont déjà eu lieu dans l’enfance de
cette galaxie ». !
Frédéric Boone, astronome à l’IRAP, ajoute que «si l'observatoire ALMA a été construit
pour capter l'émission de la poussière aux confins de l'Univers, la présence de
poussière dans les premières galaxies restait incertaine. Ce résultat nous confirme
aujourd'hui qu'ALMA ouvre une nouvelle fenêtre pour sonder les premières galaxies et
promet de nouvelles avancées dans ce domaine ».
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« Vue d'artiste de ce à quoi pourrait ressembler A2744_YD4, une galaxie en formation
dans l'Univers jeune » ©ESO

« Image de l'amas de galaxies Abell 2744 obtenue avec le télescope spatial Hubble et
en rouge l'image de la galaxie très lointaine A2744_YD4 obtenue avec ALMA » ©ESO
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Virginie Fernandez
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