Une équipe d'astronomes a retracé pour la première fois l'histoire évolutive complète d'une galaxie située au-delà de la Voie lactée en analysant sa composition chimique. En utilisant des cartographies de l'oxygène de la galaxie spirale NGC 1365 et en les comparant à des simulations, les chercheurs ont détaillé sa croissance sur 12 milliards d'années. Les résultats, publiés dans Nature Astronomy, révèlent un noyau formé précocement et des régions extérieures constituées par des fusions.
Des astronomes dirigés par le Center for Astrophysics de Harvard et du Smithsonian ont été les pionniers d'une technique appelée archéologie extragalactique pour découvrir le passé de NGC 1365, une galaxie spirale proche orientée face à la Terre. En cartographiant l'abondance d'oxygène à travers la galaxie grâce aux données du relevé TYPHOON, collectées via le télescope Irénée du Pont à l'observatoire de Las Campanas, l'équipe a identifié des signatures chimiques laissées par la formation d'étoiles, les supernovas et les flux de gaz au fil du temps cosmique. Les jeunes étoiles chaudes situées dans les régions actives ionisent le gaz, produisant des raies d'émission mesurables d'éléments comme l'oxygène, qui varient du noyau riche en métaux vers les zones périphériques plus pauvres. Lisa Kewley, professeure à Harvard et directrice du Center for Astrophysics, qui a dirigé l'étude, a déclaré : « C'est la première fois qu'une méthode d'archéologie chimique est utilisée avec un tel niveau de détail en dehors de notre propre galaxie. Nous voulons comprendre comment nous en sommes arrivés là. Comment notre propre Voie lactée s'est-elle formée et comment avons-nous fini par respirer l'oxygène que nous respirons en ce moment ? » Les chercheurs ont comparé ces observations aux simulations du projet Illustris, qui modélise l'évolution des galaxies depuis l'époque proche du Big Bang. Parmi les 20 000 galaxies simulées, l'une ressemblait étroitement à NGC 1365, indiquant que son bulbe central s'est formé rapidement et s'est enrichi en oxygène dès le début. Le disque extérieur et les bras spiraux, en revanche, se sont assemblés progressivement par des fusions répétées avec des galaxies naines, apportant de nouveaux gaz et de nouvelles étoiles. Lars Hernquist, professeur d'astrophysique Mallinckrodt à Harvard, a noté : « C'est très enthousiasmant de voir nos simulations correspondre si étroitement aux données provenant d'une autre galaxie. Cette étude montre que les processus astronomiques que nous modélisons sur ordinateur façonnent des galaxies comme NGC 1365 sur des milliards d'années. » Kewley a souligné la synergie : « Cette étude montre très bien comment on peut produire des observations directement appuyées par la théorie... Il faut les deux pour parvenir à ces conclusions. » L'histoire de NGC 1365 offre des perspectives sur la question de savoir si la Voie lactée a suivi un chemin typique, Kewley s'interrogeant : « Toutes les galaxies spirales se forment-elles de manière similaire ? »