Deux galaxies naines enlacées par un pont d’étoiles fraîchement nées

Un ballet cosmique capturé par le regard perçant de Webb

Imaginez deux petites danseuses tourbillonnant dans le noir, leurs robes de gaz et d’étoiles s’effilochant pour former un lien entre elles. C’est un peu l’image que nous offrent NGC 4490 et NGC 4485, deux galaxies naines distantes d’environ 24 millions d’années-lumière. Elles sont prises dans un échange cosmique, un véritable ballet gravitationnel.

Le fil qui les relie ? Un pont, si mince, composé d’étoiles qui viennent tout juste de naître. C’est là que la gravité a fait son œuvre, en arrachant du gaz et en déclenchant cette formation stellaire fraîche. Et maintenant, grâce à la vision incroyablement fine du Télescope Spatial James Webb, les astronomes peuvent enfin observer ce processus se dérouler sous leurs yeux, avec des détails qui laissent pantois. C’est vraiment un laboratoire cosmique, tout près de chez nous, pour comprendre comment l’univers a grandi.

Ces deux galaxies sont des naines, vous savez. Des systèmes petits, mais riches en gaz, qui ressemblent beaucoup aux types de galaxies qui étaient très courantes dans l’univers jeune, il y a des milliards d’années. Leur interaction, observée ici, nous offre donc une fenêtre privilégiée pour voir comment la gravité brasse la matière, comment elle disperse les métaux et comment elle allume l’étincelle de la formation stellaire. C’est comme avoir un bout d’univers primitif sous notre nez.

Reconstituer l’histoire grâce à un diagramme et des étoiles résolues

Cette étude, menée par Giacomo Bortolini de l’Université de Stockholm, a quelque chose d’assez remarquable. Son équipe a utilisé le pouvoir de Webb pour faire ce qui était auparavant très difficile à cette distance : résoudre des étoiles individuellement. En quelque sorte, elles ont compté les étoiles une par une pour reconstruire une chronologie claire. Comment ces galaxies se sont-elles déformées au fil de leurs rencontres rapprochées ? C’est ce qu’ils ont cherché à comprendre.

Webb a cartographié la poussière et les étoiles à travers le système en utilisant des longueurs d’onde dans le proche infrarouge. Cette lumière, juste au-delà de ce que nos yeux voient, a ce pouvoir magique de traverser la poussière qui nous cache souvent la vue. Résultat ? Des amas d’étoiles qui étaient invisibles sur les images optiques classiques sont soudain apparus.

En triant les étoiles jeunes, d’âge moyen et vieilles, l’équipe a pu reconstituer où et quand la formation d’étoiles a connu des pics. Pour ça, ils ont utilisé un outil classique mais terriblement efficace : le diagramme couleur-magnitude. C’est un graphique qui met en relation la luminosité d’une étoile avec sa couleur, ce qui révèle son âge et sa composition chimique. Et là, clairement, deux poussées distinctes de formation stellaire sont apparues, comme deux feux d’artifice dans le temps.

« Les diagrammes montrent deux sursauts distincts de formation d’étoiles commençant il y a environ 30 millions d’années et 200 millions d’années », a expliqué Bortolini. Ces marqueurs temporels sont précieux. Ils donnent aux chercheurs une poignée solide pour estimer quand ces galaxies se sont pour la dernière fois suffisamment secouées pour remodeler leur gaz et leurs étoiles.

Les indices d’une interaction violente : pont, noyau double et queue d’hydrogène

Regardons maintenant ce pont de plus près. Les amas d’étoiles récemment formés le long de ce pont illuminent des sortes de taches de gaz ionisé. Imaginez un atome d’hydrogène qui perd un électron sous la chaleur violente d’une étoile jeune et chaude… ça brille ! Ces régions lumineuses tracent donc le chemin du gaz qui a été mélangé et effondré après que la gravité l’a arraché de la plus petite galaxie. « La distribution spatiale des étoiles révèle un pont de marée s’étendant depuis NGC 4485 et se connectant au disque de NGC 4490 », a confirmé Bortolini.

Il y a même un détail chimique fascinant. Les jeunes étoiles le long de ce lien montrent une tendance très nette dans leur métallicité (c’est la fraction d’éléments lourds par rapport à l’hydrogène). Ce motif soutient l’idée que du gaz a été arraché à la plus petite galaxie, puis s’est mélangé à sa voisine avant de s’effondrer pour former des amas. Le pont raconte une histoire de vol et de mélange.

Et ce n’est pas tout. Une autre enquête, dans le domaine de l’infrarouge moyen, a rapporté quelque chose d’étrange au cœur de NGC 4490 : un noyau double. « Un noyau est visible dans l’optique, tandis que l’autre n’est visible qu’aux longueurs d’onde infrarouges et radio », a expliqué Allen Lawrence, co-auteur principal de l’étude. Ça sent le vestige d’une fusion ou d’une collision passée, vous ne trouvez pas ?

L’histoire devient encore plus mouvementée quand on regarde plus loin. Des observations radio, faites avec le gigantesque télescope sphérique de cinq cents mètres d’ouverture (FAST) en Chine, ont tracé une queue d’hydrogène qui s’étire sur environ 330 000 années-lumière dans l’espace ! « Nous rapportons la découverte d’une queue HI de 100 kpc dans la paire de galaxies en fusion NGC 4490/85 », a déclaré Yao Liu, autre co-auteur principal. Une structure aussi étendue, c’est le signe d’une histoire d’interaction bien plus turbulente et violente que ce que les simples images optiques laissaient soupçonner. Une vraie bagarre cosmique.

Leçons pour l’univers primitif et perspectives d’avenir

Observer cette paire de galaxies évoluer presque en temps réel, c’est une aubaine pour les chercheurs. Ça permet de tester comment la gravité et la pression dynamique (cette poussée exercée par le gaz environnant quand une galaxie se déplace) réarrangent les étoiles et le gaz. Ici, le gaz arraché à la petite galaxie semble avoir alimenté de nouveaux amas d’étoiles là où le pont de connexion rencontre le disque de la plus grande.

Et c’est là que Webb change vraiment la donne. Parce qu’il peut résoudre les étoiles individuellement, les scientifiques peuvent construire des chronologies de formation d’étoiles bien plus précises, ancrées sur l’âge réel des étoiles plutôt que de se fier uniquement à la luminosité globale d’une région. C’est passer de l’estimation à la mesure directe, et ça aide à trancher des débats sur la croissance des galaxies avec des faits concrets.

Ces travaux s’inscrivent dans le programme FEAST de Webb, qui étudie les jeunes amas d’étoiles dans différents environnements pour comprendre les liens entre le retour d’énergie des étoiles, leur teneur en métaux, les flux de gaz et la manière dont les galaxies s’assemblent. Et NGC 4490/4485 est l’échelle idéale pour tester des idées qui s’appliquent aussi à l’univers primordial.

Et après ? L’équipe prévoit de cartographier les gradients chimiques le long du pont et de les relier aux âges stellaires à travers tout le système. Des observations radio plus profondes révéleront aussi quelle quantité de gaz a été déplacée, d’où il vient exactement, et avec quelle efficacité il a été transformé en étoiles. L’histoire de ce duo turbulent est loin d’être terminée.

Cette étude, pour finir, a été publiée dans The Astrophysical Journal. Elle nous rappelle à quel point ces petites galaxies, souvent riches en gaz et pauvres en éléments lourds, sont des laboratoires vivants. Leurs interactions, qui brassent la matière, diluent les métaux et allument de nouvelles étoiles, nous offrent un aperçu rare de la façon dont les premières galaxies ont bâti la complexité que nous voyons aujourd’hui dans l’univers. C’est beau, la science, quand elle nous fait voyager dans le temps et dans l’espace comme ça.

Selon la source : earth.com

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.