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De l'eau a été détectée dans une galaxie de l'univers primitif !

Il y a quelques jours, il a été confirmé que l'observatoire ALMA avait détecté de l'eau dans la galaxie la plus massive de l'univers primitif. Sera-ce le début d'une nouvelle ère astronomique où ils découvriront de nouvelles formes de vie dans des galaxies lointaines, très lointaines ?

représentation galaxie SPT0311-58
Les lignes moléculaires du monoxyde de carbone et de l'eau étaient les composés détectés dans cette lointaine galaxie. Crédits : ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / S. Dagnello (NRAO).

Il y a quelques jours, l'observatoire ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array) a fait une annonce importante : ils avaient détecté des signes d'eau (H2O) dans la galaxie la plus massive de l'univers primitif. La galaxie SPT0311-58 est située à environ 12,88 milliards d'années-lumière de la Terre. Dans sa composition, ils ont non seulement identifié des molécules d'H2O, mais également de grandes quantités de monoxyde de carbone (CO).

Cette étude, publiée par The Astrophysical Journal, comprend l'analyse la plus complète du contenu en gaz moléculaire dans une galaxie de l'univers primitif et montre la détection la plus éloignée de H2O dans un incubateur d'étoiles.

En réalité, lorsque les scientifiques se réfèrent à SPT0311-58, ils précisent qu'il s'agit d'un ensemble de deux galaxies. En 2017, ALMA a obtenu les premières images démontrant l'existence de galaxies massives pleines d'étoiles nées alors que l'univers n'avait que 780 millions d'années, soit 5 % de son âge actuel. Jusque-là, on pensait que les premières galaxies ressembleraient aux galaxies naines de l'Univers voisin.

Les deux galaxies du composé SPT0311-58 sont si proches qu'elles pourraient fusionner pour former la plus grande galaxie jamais observée dans l'histoire astronomique. Cet incubateur stellaire "contient plus de poussière et de gaz que les autres galaxies de l'Univers primitif, ce qui pourrait nous donner de nombreuses occasions d'observer un grand nombre de molécules et de mieux comprendre comment ces éléments fondamentaux de la vie ont influencé le développement de l'Univers primitif", a expliqué l'astronome et chercheur principal de l'étude, Sreevani Jarugula.

Comment l'eau a-t-elle pu être détectée à une pareille distance ?

Avec ALMA, des observations impressionnantes sont réalisées : sa réception de la lumière en longueurs d'onde millimétriques et submillimétriques depuis l'espace sert à découvrir les origines cosmiques. Ce radiotélescope situé à Chajnantor, dans le désert d'Atacama (Chili), capte la lumière provenant des grands nuages froids de l'espace et de certaines des galaxies les plus lointaines et les plus jeunes. Avec ces informations, des données sont obtenues sur la composition physique et chimique présente dans ces nuages moléculaires.

Avec des observations à haute résolution du gaz moléculaire de l'ensemble galactique SPT0311-58, des molécules d'eau et de monoxyde de carbone ont pu être détectées dans la plus grande des deux galaxies.

Dans des études antérieures, il a été démontré que l'eau est la troisième molécule la plus abondante dans l'univers, après l'hydrogène et le CO. Mais... quelle méthode de détection l'a confirmé ? Les auteurs de l'étude se sont appuyés sur la corrélation entre les émissions d'eau et de poussière dans l'infrarouge lointain.

L'étude des poussières et des gaz permet de connaître les propriétés chimiques de ces galaxies, le nombre d'étoiles qui s'y sont formées, ainsi que l'interaction entre elles.
La poussière, absorbant le rayonnement ultraviolet des étoiles de la galaxie, réémet sous forme de photons dans l'infrarouge lointain. De cette manière, les molécules d'eau sont stimulées, les faisant émettre, et c'est ainsi que les scientifiques obtiennent des observations.

L'auteur principal conclut par une question qu'elle soulève dans cette étude : « Comment tout ce gaz et cette poussière ont-ils pu se combiner pour donner naissance à des étoiles et des galaxies si tôt dans l'histoire de l'univers ? » Il reste encore un long chemin astrophysique à parcourir pour résoudre ce grand mystère.