Dans l’Univers actuel, la plupart des galaxies sont maintenues ensemble par une rotation ordonnée. Mais parmi les plus grands systèmes qui ne forment plus d’étoiles, beaucoup sont plutôt dominés par le mouvement chaotique de leurs étoiles – une classe de galaxies que les astronomes appellent des rotateurs lents. On s’attend à ce que ces galaxies soient rares dans l’Univers primitif et jusqu’à présent, les observations n’ont révélé que des systèmes à rotation rapide. De nouvelles observations du télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA ont révélé une galaxie massive à rotation lente, nommée XMM-VID1-2075, avec un redshift z = 3,449 (nous voyons la galaxie telle qu’elle était il y a environ 12 milliards d’années).
Selon les théories actuelles, lors de la formation des premières galaxies, le moment cinétique du gaz entrant et l’influence de la gravité les ont fait tourner.
Au cours de plusieurs milliards d’années, certaines galaxies, en particulier celles situées au sein d’amas de galaxies, ont fusionné les unes avec les autres à plusieurs reprises et leurs rotations combinées se sont ajoutées ou partiellement annulées.
C’est pourquoi certaines galaxies les plus proches de la Terre peuvent présenter peu de rotation globale mais beaucoup de mouvements aléatoires des étoiles en leur sein.
Ce processus devrait prendre énormément de temps. Il est donc surprenant que la galaxie nouvellement découverte, XMM-VID1-2075, ait atteint cet état alors que l’Univers avait moins de 2 milliards d’années.
« C’est quelque chose que l’on ne voit que dans les galaxies les plus massives et les plus matures, qui sont plus proches de nous dans l’espace et dans le temps », a déclaré le Dr Ben Forrest, astronome à l’Université de Californie à Davis.
« Celui-ci en particulier ne présentait aucune trace de rotation, ce qui était surprenant et très intéressant. »
Le Dr Forrest et ses collègues de l’enquête MAGAZ3NE (Massive Ancient Galaxies at z>3 NEar-Infrared) avaient déjà observé XMM-VID1-2075 avec l’observatoire WM Keck à Hawai’i.
« Les observations précédentes de MAGAZ3NE avaient confirmé qu’il s’agissait de l’une des galaxies les plus massives de l’Univers primitif, avec déjà plusieurs fois plus d’étoiles que notre Voie Lactée, et ont également confirmé qu’elle ne formait plus de nouvelles étoiles, ce qui en faisait une cible incontournable pour des observations de suivi », a déclaré le Dr Forrest.
Les astronomes ont utilisé le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA pour mesurer le mouvement relatif de la matière à l’intérieur de XMM-VID1-2075 et de deux autres galaxies d’âge similaire.
« Ce type de travail a été fait beaucoup avec des galaxies proches parce qu’elles sont plus proches et plus grandes et donc vous pouvez faire ce genre d’études depuis le sol, mais c’est très difficile à faire avec des galaxies à redshift élevé car elles semblent beaucoup plus petites dans le ciel », a déclaré le Dr Forrest.
« Webb repousse vraiment les limites de ce type d’études. »
« Parmi les trois galaxies qu’ils ont échantillonnées, une est clairement en rotation, une est plutôt désordonnée et une n’a pas de rotation mais beaucoup de mouvements aléatoires. »
« Cela correspond à certaines des galaxies les plus massives de l’Univers local, mais c’était un peu surprenant de les trouver si tôt. »
Comment cette galaxie est-elle devenue une galaxie à rotation lente en moins de 2 milliards d’années ?
Une possibilité est que ce soit le résultat non pas de plusieurs fusions, mais d’une seule collision entre deux galaxies tournant à peu près dans des directions opposées. Cette idée est étayée par les observations de l’équipe.
« Pour cette galaxie particulière, nous voyons un large excès de lumière sur le côté », a déclaré le Dr Forrest.
« Et cela suggère qu’un autre objet est entré et interagit avec le système et change potentiellement sa dynamique. »
La découverte est rapportée dans un article de la revue Astronomie naturelle.
