Communiqué de presse

Le VLT de l’ESO détecte l’existence insoupçonnée de vastes halos de lumière autour de quasars distants

26 octobre 2016

Une équipe internationale d’astronomes a détecté la présence de nuages de gaz lumineux autour de quasars distants. Ce nouveau sondage effectué par l’instrument MUSE qui équipe le Very Large Telescope de l’ESO suggère que de tels halos sont plus fréquents qu’attendu. En outre, les halos découverts dans le cadre de ce sondage arborent des propriétés en désaccord total avec les théories actuelles de formation des galaxies au sein de l’Univers jeune.

Une collaboration internationale d’astronomes, pilotée par un groupe de l’Institut de Technologie de la Fédération Suisse (ETH) basé à Zurich, Suisse, a utilisé le potentiel d’observation inégalé de l’instrument MUSE installé sur le Very Large Telescope (VLT) à l’Observatoire de Paranal de l’ESO, afin d’étudier le gaz qui entoure de lointaines galaxies actives, agées de moins de deux milliards d’années après le Big Bang. Ces galaxies actives, baptisées quasars, abritent en leurs cœurs des trous noirs supermassifs connus pour absorber les étoiles, le gaz, et toute autre matière, à un rythme effréné. S’ensuit l’émission, par le centre galactique, d’intenses rayonnements. De sorte que les quasars constituent les objets les plus brillants et les plus actifs de l’Univers.

Cette étude a porté sur 19 quasars, sélectionnés parmi les plus brillants observables au moyen de MUSE. Des études antérieures ont montré que 10% environ de l’ensemble des quasars étudiés alors étaient entourés de halos constitués de gaz du milieu intergalactique. Ces halos s’étendent sur près de 300 000 années lumière, en périphérie des quasars. En détectant la présence de vastes halos autour des 19 quasars observés – soit bien plus que les deux halos statistiquement attendus, cette nouvelle étude a créé la surprise. L’équipe attribue ce résultat d’observation au formidable bond technologique que représente l’instrument MUSE, et donc à son pouvoir de résolution nettement supérieur à celui des instruments antérieurs de semblable facture. Des observations plus poussées permettront, à l’avenir, d’accréditer ou non cette hypothèse.

“Il est encore trop tôt pour attribuer ce résultat à notre nouvelle technique d’observation ou à notre échantillon de quasars. Il nous reste donc beaucoup à apprendre ; nous sommes au tout début d’une nouvelle ère de découvertes” déclare Elena Borisova, principal auteur de l’étude et membre de l’ETH Zurich.

Cette étude avait pour objectif initial d’analyser les composants gazeux de l’Univers à grande échelle – une structure parfois baptisée toile cosmique, dont les quasars constitue les brillantes intersections [1]. Les composants gazeux de cette toile sont généralement extrêmement difficiles à détecter. Les halos de gaz lumineux qui entourent les quasars offraient donc l’opportunité quasi unique d’étudier le gaz qui compose cette structure cosmique à grande échelle.

Les 19 halos nouvellement détectés sont composés de gaz intergalactique relativement froid – de l’ordre de 10 000 degrés Celsius, ce qui constitue une autre surprise. Ce résultat est en effet en désaccord profond avec les modèles actuels de structure et de formation des galaxies qui suggèrent que le gaz situé à si grande proximité de galaxies devrait arborer des températures pouvant attendre le million de degrés.

C’est la toute première fois que MUSE, cet instrument doté de capacités d’observation uniques, est utilisé dans le cadre d’un sondage de ce type. La découverte témoigne de sa capacité à observer ce genre d’objet [2]. Sebastiano Cantalupo, co-auteur de l’étude, se montre très enthousiaste vis à vis de ce nouvel instrument et des opportunités qu’il offre : “Nous avons exploité les capacités uniques de MUSE dans le cadre de cette étude, ouvrant la voie à des sondages ultérieurs. Combinée à l’utilisation d’une nouvelle génération de modèles théoriques et numériques, cette approche continuera d’ouvrir une nouvelle fenêtre sur la formation de la structure cosmique ainsi que l’évolution galactique.”

Notes

[1] La toile cosmique désigne la structure de l’Univers à l’échelle la plus vaste qui soit. Elle se compose de minces filaments de matière primordiale (principalement du gaz d’hydrogène et d’hélium) et de matière noire qui relient les galaxies entre elles et comblent le vide qui les sépare. La matière dont est constituée cette toile peut alimenter les galaxies, gouverner leur croissance et leur évolution.

[2] MUSE est un spectrographe de champ intégral qui combine des capacités de spectrographie et d’imagerie. Il peut observer des objets astronomiques étendus dans leur intégralité et déterminer, pour chaque pixel, l’intensité de la lumière émise en fonction de sa couleur ou longueur d’onde.

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Ubiquitous giant Lyα nebulae around the brightest quasars at z ~ 3.5 revealed with MUSE”, à paraître au sein de la revue Astrophysical Journal.

L’équipe est composée de Elena Borisova, Sebastiano Cantalupo, Simon J. Lilly, Raffaella A. Marino et Sofia G. Gallego (Institut d’Astronomie, ETH Zurich, Suisse), Roland Bacon et Jeremy Blaizot (Université de Lyon, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Saint-Genis-Laval, France), Nicolas Bouché (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Toulouse, France), Jarle Brinchmann (Observatoire de Leiden, Leiden, Pays-Bas; Institut d’Astrophysique de Ciências do Espaço, Porto, Portugal), C Marcella Carollo (Institut d’Astronomie, ETH Zurich, Suisse), Joseph Caruana (Département de Physique, Université de Malte, Msida, Malte; Institut de Sciences Spatiales & d’Astronomie, Université de Malte, Malte), Hayley Finley (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Toulouse, France), Edmund C. Herenz (Institut Leibniz dédié à l’Astrophysique de Potsdam, Potsdam, Allemagne), Johan Richard (Université de Lyon, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Saint-Genis-Laval, France), Joop Schaye et Lorrie A. Straka (Observatoire de Leiden, Leiden, Pays-Bas), Monica L. Turner (Centre d’Astrophysique et de Recherches Spatiales MIT-Kavli, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, Etats-Unis), Tanya Urrutia (Institut Leibniz dédié à l’Astrophysique de Potsdam, Potsdam, Allemagne), Anne Verhamme (Université de Lyon, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Saint-Genis-Laval, France), Lutz Wisotzki (Institut Leibniz dédié à l’Astrophysique de Potsdam, Potsdam, Allemagne).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

Liens

• L’article scientifique
• Photos du VLT

Contacts

Elena Borisova
ETH Zurich
Switzerland
Tél: +41 44 633 77 09
Courriel: borisova@phys.ethz.ch

Sebastiano Cantalupo
ETH Zurich
Switzerland
Tél: +41 44 633 70 57
Courriel: cantalupo@phys.ethz.ch

Mathias Jäger
Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tél: +49 176 62397500
Courriel: mjaeger@partner.eso.org

Joerg Gasser (contact presse pour la Suisse)
Réseau de diffusion scientifique de l'ESO
Courriel: eson-switzerland@eso.org

Connect with ESO on social media