Les galaxies sont des objets complexes constitués de milliard d’étoiles, de gaz et de poussières. Emmanuel Kant, philosophe allemand du XVIIIe siècle, fut le premier à émettre l’hypothèse de l’existence de ces univers-îles répartis dans le vide intergalactique. La compréhension de la nature et composition des galaxies a considérablement progressé depuis leur première détection en 1920 par Edwin Hubble. Par exemple, les astronomes ont déterminé que notre galaxie, la Voie Lactée, et sa proche voisine la galaxie d’Andromède, sont des galaxies spirales, c’est à dire qu’elles sont constituées d’un bulbe central et d’un disque doté de bras spiraux. La plupart des galaxies massives dans notre Univers proche sont de même nature. Cependant, les astronomes ne sont toujours pas arrivés à un consensus sur la formation de ces galaxies. D’après le modèle le plus accepté à ce jour, les galaxies massives se sont formées très tôt après l’émergence de l’Univers. Il y a environ 12 milliards d’années, les grands nuages de gaz primordial se seraient condensés, par l’effet de la gravitation, et auraient donné naissance à ces galaxies. Après leur formation, ces galaxies auraient évolué calmement et de façon isolée, tels les univers-îles de Kant. C’est précisément cette vision trop simple que les observations récentes contribuent à remettre en cause en l’enrichissant. Une equipe d’astronomes de l’Observatoire de Paris a trouvé que le gaz dans les galaxies spirales était deux fois moins riche en oxygène il y a 6 milliards d’années qu’aujourd’hui. Cette augmentation de la quantité de métaux avec le temps était attendue : les étoiles massives produisent les éléments plus lourds que l’Hélium qu’elles libèrent dans le gaz environnant à leur fin de vie. Cependant, le gaz s’est enrichi en métaux beaucoup plus rapidement que ce qui est prévu si ces galaxies avaient évolué isolément. Les observations prédisent que près du tiers des étoiles des galaxies spirales actuelles se sont formées à partir du gaz en provenance d’une source extérieure. Les galaxies ne sont donc pas des galaxies îles. Leur évolution est nourrie par l’interaction avec leur environnement - interaction ou fusion avec d’autres galaxies, apport de gaz intergalactique ou expulsion d’une partie de leur gaz dans le milieu intergalactique — qui module la teneur en métaux de leur gaz. Ce résultat est en accord avec le scénario de formation hiérarchique des galaxies établi par les cosmologistes : les grandes galaxies se sont formées à partir de fusions successives de petites galaxies.

Figure : Evolution du contenu en Oxygène dans le gaz des galaxies en fonction du temps. Les résultats de cette étude sont représentés par des carrés noirs. Les carrés vides, issus de la littérature, représentent les résultats d’observations de l’Univers lointain. La prévision de l’évolution du contenu en oxygène pour une galaxie sans interaction avec son environnement est illustrée en pointillé L’évolution observée du contenu en oxygène n’est pas compatible avec ce modèle, dit de « boîte fermée ». Cliquer sur l’image pour l’agrandir

Référence IMAGES IV : strong evolution of the oxygen abundance in gaseous phases of intermediate mass galaxies from z 0.8, Rodrigues, M. ; Hammer, F. ; Flores, H. ; Puech, M. ; Liang, Y. C. ; Fuentes-Carrera, I. ; Nesvadba, N. ; Lehnert, M. ; Yang, Y. ; Amram, P. ; Balkowski, C. ; Cesarsky, C. ; Dannerbauer, H. ; Delgado, R. ; Guiderdoni, B. ; Kembhavi, A. ; Neichel, B. ; Östlin, G. ; Pozzetti, L. ; Ravikumar, C. D. ; Rawat, A. ; di Serego Alighieri, S. ; Vergani, D. ; Vernet, J. ; Wozniak, H. , Astronomy and Astrophysics, Volume 492, Issue 2, 2008, pp.371-388

Contact

Myriam Rodrigues (Observatoire de Paris, GEPI, et Instituto Superior Tecnico, CENTRA, Portugal )

Dernière modification le 22 février 2013

Galaxies are complex sources made by hundred of billions stars, gas and dust. Emmanuel Kant, German philosopher, was the first to hypothesise the existence of such island universe lying in the intergalactic space. Understanding of the galaxy nature has considerably progressed since their first identification as extra-galactic sources by Edwin Hubble in 1920. For instance both the Milky Way and the Andromeda galaxy have been identified as spiral galaxies, made of a central bulge surrounded by a disk with arms. In the same mass range, most of the galaxies of the local Universe also show spiral structures. However there is still no consensus on how these galaxies have been formed. The most accepted scenario assumes that they have been formed in the early Universe, some 12 billions years ago, through the gravitational collapse of large clouds of primordial gas. After this birth stage, they would have evolved in a quiescent way, without many interactions, similarly to the island universes of Kant. This scenario is indeed challenged by the new observations made by the Paris Observatory team.

They found that 6 billions years ago, the gaseous phases of distant galaxies were half less enriched in Oxygen than in present-day galaxies. Qualitatively such evolution is expected as massive stars are continuously producing heavy elements such as Oxygen that is expelled in the intergalactic medium. However this enrichment is found to be much more rapid than expectations from models in which galaxies are isolated. The observations indeed predict that a third of the stars in present-day galaxies have been formed from gas coming from external sources.

Thus no galaxy is an island. Their content has been fed and regulated by interaction with their environment, including galaxy interactions, gas infall or outflows. This result is in agreement with the hierarchical scenario of galaxy formation that predict that massive galaxies are formed by merger of smaller sub-units.

Reference IMAGES IV : strong evolution of the oxygen abundance in gaseous phases of intermediate mass galaxies from z 0.8, Rodrigues, M. ; Hammer, F. ; Flores, H. ; Puech, M. ; Liang, Y. C. ; Fuentes-Carrera, I. ; Nesvadba, N. ; Lehnert, M. ; Yang, Y. ; Amram, P. ; Balkowski, C. ; Cesarsky, C. ; Dannerbauer, H. ; Delgado, R. ; Guiderdoni, B. ; Kembhavi, A. ; Neichel, B. ; Östlin, G. ; Pozzetti, L. ; Ravikumar, C. D. ; Rawat, A. ; di Serego Alighieri, S. ; Vergani, D. ; Vernet, J. ; Wozniak, H. , Astronomy and Astrophysics, Volume 492, Issue 2, 2008, pp.371-388

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Myriam Rodrigues (Observatoire de Paris, GEPI, et Instituto Superior Tecnico, CENTRA, Portugal )

Dernière modification le 4 mars 2013