Comment construisez-vous une galaxie? C’est une question que les astronomes continuent de se poser alors qu’ils formulent des théories sur la façon dont ces systèmes gargantuesques, pleins de poussière, de gaz et d’étoiles, se rejoignent. En cherchant des réponses, ils tournent leurs télescopes vers le ciel et recherchent des galaxies lointaines qui pourraient aider à percer le mystère.

Dans une nouvelle étude, publiée mercredi dans la revue Nature, une équipe internationale d’astronomes a détecté la lumière d’un ancien et immense disque galactique tapi dans un coin éloigné de l’univers. La lumière a mis environ 12,5 milliards d’années pour nous atteindre sur Terre, ce qui signifie que le disque s’est formé environ 1,5 milliard d’années après le Big Bang – aux premiers jours de l’univers.

À l’aide de l’un des télescopes les plus puissants du monde, le grand Atacama Large Millimeter / submillimetre Array, l’équipe a trouvé la galaxie lorsqu’elle étudiait la lumière vive d’un trou noir lointain et gigantesque connu sous le nom de quasar. Une partie de la lumière a été absorbée par la galaxie sur son chemin vers la Terre, la révélant se cachant dans l’obscurité de l’espace. En étudiant la galaxie avec ALMA et en utilisant les données de Hubble, l’équipe a pu résoudre plus clairement certaines de ses fonctionnalités.

“Des études antérieures ont fait allusion à l’existence de ces premières galaxies à disques riches en gaz en rotation”, a déclaré Marcel Neeleman, astronome au Max Planck Institute for Astronomy et auteur principal de l’étude. “Grâce à ALMA, nous avons maintenant des preuves sans ambiguïté qu’ils se produisent dès 1,5 milliard d’années après le Big Bang.”

Officiellement, ils ont surnommé la galaxie DLA0817g, mais ils ont surnommé leur découverte du disque Wolfe en l’honneur de l’astronome Arthur M. Wolfe.

En comparant leurs observations avec des modèles analytiques, l’équipe a rassemblé des preuves de ce qui se passait dans la galaxie. Ils ont trouvé leurs modèles alignés le plus précisément possible avec une galaxie constituée d’un disque gazeux poussiéreux tournant à environ 169 miles (272 kilomètres) par seconde, avec une masse estimée environ 50 à 100 fois plus que le soleil. Il semble également former des étoiles à un rythme exceptionnellement rapide.

“Ce doit être l’une des galaxies à disques les plus productives de l’univers primitif”, a déclaré Xavier Prochaska, astronome à l’Université de Californie à Santa Cruz et co-auteur de l’étude.

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La découverte fournit quelques indices sur la façon dont les galaxies sont construites et pourquoi nous voyons si souvent les structures ressemblant à d’énormes disques, tandis que d’autres ne le font pas.

“Déterminer le moment où dans l’histoire de la bande dessinée les disques commencent à émerger au sein de la population des galaxies peut nous renseigner sur les mécanismes par lesquels les galaxies se sont développées et se sont formées au début de l’Univers”, explique Alfred Tiley, astrophysicien à l’Université de Western Australia et auteur d’un article d’accompagnement sur la découverte dans Nature mercredi.

La compréhension actuelle de la formation des galaxies propose d’énormes sphères invisibles de matière noire dans le cosmos fournissent une sorte de squelette dans lequel le gaz et la poussière peuvent tomber, formant éventuellement des étoiles et des galaxies entières. Au cours des éons, le gaz chaud et la poussière qui tombent créent d’énormes disques que nous voyons dans les galaxies disséminées dans le cosmos. D’autres galaxies entrent en collision les unes avec les autres, un phénomène courant dans le premier univers où tous les gaz, la poussière, les étoiles et les galaxies étaient un peu plus confortables.

Mais ces modèles suggèrent que vous ne verriez pas de disques galactiques aussi tôt après le Big Bang. L’équipe propose que la raison pour laquelle ils ont détecté l’immense Wolfe Disk à un point aussi précoce soit parce qu’il a été construit d’une manière différente – au gaz froid.

Les théories précédentes pensaient que ces types de disques de gaz froids ne devraient apparaître que 3 milliards d’années après le Big Bang. La nouvelle analyse repousse ce délai de 1,5 milliard d’années.

Cependant, Tiley note qu’il existe d’autres explications possibles sur la façon dont le disque a été construit, mais leur démonstration nécessite d’autres observations de DLA0817g.

“Une explication possible est que le disque de gaz qu’ils observent est le résultat d’un événement de fusion entre une ou plusieurs galaxies qui aurait pu canaliser du gaz froid au centre du halo résultant”, dit-il. “Mais les auteurs soutiennent que le scénario d’accroissement à froid est le plus probable.”