Une protogalaxie sans étoiles découverte par hasard

Une protogalaxie (J0613+52) très sombre a été découverte à 270 millions d'années-lumière. Son état serait dû à son isolement relatif.

Vue d’artiste des nuages de gaz d’hydrogène neutre détectés dans J0613+52, superposés sur une image optique. Les fausses couleurs représentent les vitesses du gaz, montrant la rotation de l’objet, du bleu vers le rouge, à 100 km/s. La taille de l’image est de 1 x 1 degrés sur le ciel (soit 2 fois le diamètre apparent de la Lune). © IMAGE OPTIQUE DU STSCI POSS-II AVEC ILLUSTRATION PAR NSF/GBO/P.VOSTEEN.

À 270 millions d'années-lumière, J0613+52 n'est qu'un amas de gaz d'hydrogène d'une masse équivalent à la moitié de notre Voie lactée. Les nuits y sont sans étoiles, ou presque, sans doute à cause de son isolement relatif : elle ne subit pas l'influence gravitationnelle de voisines pouvant provoquer l'effondrement du gaz en étoiles.

Le fait qu'elle ait été découverte par hasard - à cause d'une erreur de frappe pointant le grand radiotélescope dans la mauvaise direction - par une équipe internationale incluant un astronome de l’Observatoire de Paris, suggère que ce genre de galaxie noire est sans doute assez courant dans l'Univers, mais très difficile à observer.

Déjà, en 2012, une équipe internationale d’astronomes travaillant à l’aide du Very Large Telescope, au Chili, avait mis en évidence l’existence de galaxies sombres, des protogalaxies dont l’évolution se serait arrêtée il y a environ 13 milliards d’années, 800 millions d’années seulement après le Big Bang. Bien que riches en gaz, ces embryons galactiques auraient été peu productifs en étoiles, restant de fait très obscurs. Pour les repérer, les astrophysiciens avaient utilisé les propriétés du rayonnement ultraviolet émis par les quasars, des trous noirs très lumineux propulsant d’intenses jets de gaz. Au contact d’atomes d’hydrogène, ce rayonnement produit une émission fluorescente baptisée raie Lyman-alpha. La présence de ces galaxies sombres, emplies d’hydrogène, est alors révélée, dans un rayon de quelques millions d’années-lumière autour des quasars.