La formation des galaxies dans l’univers suit, en théorie, des étapes assez simples. Elle commence avec de petites galaxies qui grandissent progressivement jusqu’à devenir les galaxies géantes que nous observons aujourd’hui, comme notre Voie lactée.

Cependant, ce processus ne se déroule pas exactement de cette manière pour une classe particulière de galaxies elliptiques, qui sont d’énormes groupes sphériques d’étoiles sans structure définie. Une équipe de chercheurs s’est lancée à la découverte de l’origine de ces galaxies et à la résolution de mystères de l’univers.

Pour ce faire, ils ont voyagé dans le temps et ont utilisé de puissants télescopes capables de suivre la lumière jusqu’aux recoins les plus reculés de l’univers. Cela a permis aux scientifiques d’observer les galaxies telles qu’elles étaient dans le passé, il y a des milliards d’années.

« Les galaxies sont le mât de drapeau de l’univers. Elles sont l’origine de tout », a commenté Sune Toft, cosmologiste. « Connaître en détail les contextes dans lesquels elles se sont formées est la seule manière de comprendre les débuts de l’univers et d’où nous venons. »

L’objectif était d’observer certaines des galaxies elliptiques les plus anciennes, remontant aux 2 premiers milliards d’années de l’histoire de l’univers, qui compte 13,8 milliards d’années.

### Voyage dans le temps aux confins reculés : toujours sans réponses

bien que les chercheurs disposent désormais de plus d’informations sur les galaxies elliptiques, elles restent un mystère.

« Bien qu’on les connaisse depuis de nombreuses années,la façon dont elles se forment reste un mystère,étant donné que,dans l’univers local,elles sont toutes très anciennes et mortes »,a affirmé Toft.

L’hypothèse de base de leur recherche est que, en remontant de plus en plus loin dans le temps, en observant des galaxies à des milliards d’années-lumière, il sera possible de commencer à entrevoir les progéniteurs de ces galaxies et d’expliquer comment elles ont pu croître jusqu’à devenir si énormes.

« Mais, aussi loin que nous remontions dans nos observations, elles continuaient de ressembler à des galaxies anciennes et mortes.Elles ne présentent pratiquement aucune formation d’étoiles », a indiqué Toft, en faisant référence au processus central de l’évolution des galaxies.

Cela signifie que les galaxies doivent avoir crû très rapidement dans l’univers primitif.Malgré cela, on ignore comment et quand.

Cela soulève un autre problème : si les galaxies ont crû rapidement, pourquoi ont-elles cessé de le faire ? et qu’est-ce que cela implique pour notre conception de la structure hiérarchique des galaxies dans l’univers, qui comprend des étoiles, des systèmes planétaires, des amas stellaires et des galaxies ?

« On suppose que les petites galaxies se forment en premier ; alors, comment se fait-il que ces galaxies massives aient été les premières à se former ? », a posé Toft.

### Formation stellaire

L’hypothèse est que ces galaxies pourraient avoir connu une formation stellaire intense au début de leur histoire, devenant ce que l’on appelle des galaxies à sursaut de formation d’étoiles. Les galaxies à sursaut de formation d’étoiles présentent des quantités extrêmement denses de poussière et de gaz et peuvent former des étoiles avec une masse des milliers de fois supérieure à celle de notre Soleil chaque année. À titre de comparaison, notre Voie lactée forme une masse solaire nouvelle par an, en moyenne.

Toft a utilisé un télescope situé au Chili, ainsi que les télescopes spatiaux *Hubble* et *Spitzer*, qui étaient en orbite autour de la Terre à ce moment-là. Il a découvert que, entre le premier et le deuxième milliard d’années après le Big Bang, « il y avait suffisamment de galaxies de formation d’étoiles pour devenir les galaxies mortes ». Ces galaxies étaient denses et compactes et ressemblaient aux noyaux des galaxies elliptiques que nous observons aujourd’hui.

Le travail de Toft reposait sur l’idée que ces galaxies elliptiques progénitrices se sont formées rapidement dans l’univers avant que quelque chose n’arrête leur formation stellaire.Plus tard, au cours des 10 milliards d’années suivantes, ces galaxies ont accumulé progressivement plus d’étoiles, engloutissant des galaxies plus petites, dont les étoiles se sont ajoutées à leurs régions périphériques. Par conséquent, les galaxies elliptiques sont restées anciennes et mortes, mais elles pouvaient encore croître et devenir immenses.

La croissance précoce des elliptiques a probablement été causée par des fusions de galaxies qui ont déclenché la formation stellaire.

« Deux grandes galaxies entrent en collision et le gaz est comprimé au center de la collision », a expliqué toft.« C’est ce qu’il faut pour avoir des taux de formation stellaire très élevés. »

Cependant, la façon dont ces galaxies se sont éteintes n’était pas claire. Pourquoi ont-elles cessé de former des étoiles si rapidement et ont-elles fini par devenir les galaxies mortes que nous voyons aujourd’hui ?

### L’extinction

Un astronome étudie ce problème dans le cadre d’une initiative financée par l’Union européenne qui a débuté en 2023 et se poursuivra jusqu’en 2028.

Avec le puissant télescope spatial *James Webb* (*JWST*), qui orbite autour du Soleil, il traque ces galaxies primitives comme jamais auparavant. L’idée est que les trous noirs qui se trouvent au centre de ces galaxies sont responsables de leur évolution. Actuellement, presque toutes les galaxies, y compris la nôtre, contiennent en leur centre un trou noir supermassif ; un énorme objet dont la masse peut être des millions ou des milliards de fois celle de notre Soleil.Ces trous noirs stimulent la formation et l’évolution des galaxies, et brûlent et expulsent du gaz et de la poussière tout au long de l’histoire d’une galaxie.

Il a découvert que ces trous noirs pourraient également être responsables de l’interruption de la formation stellaire dans les galaxies primitives, en raison d’un processus connu sous le nom d’extinction (*quenching*).

En avril 2024, son équipe a utilisé le *JWST* pour signaler la découverte d’une galaxie massive qui était en cours d’extinction environ 2,6 milliards d’années après le Big Bang.

« C’est une heureuse coïncidence de pouvoir observer cette galaxie juste pendant son extinction », a-t-il commenté.

La galaxie semblait avoir crû jusqu’à récemment.

« elle a simplement cessé de former des étoiles », a affirmé Belli.« En même temps,nous avons découvert que de puissants vents sortaient de la galaxie. Nous pensons que cela est dû au trou noir supermassif qui se trouve en son centre.»

L’idée,selon Belli,est que le trou noir est devenu extrêmement actif,ce qui « a expulsé le gaz de la galaxie ».

« C’est pourquoi il n’y a plus de gaz pour former de nouvelles étoiles. C’est comme une voiture qui tombe en panne d’essence. »

Ce qui n’est pas clair, c’est la raison exacte pour laquelle le trou noir est entré en activité. Une possibilité est que, lorsque le trou noir engloutit suffisamment de matière et acquiert suffisamment de masse, il commence soudainement à émettre beaucoup d’énergie, provoquant l’extinction.

« Nous pensons qu’une fois que les galaxies atteignent une certaine masse, 100 milliards de masses solaires, elles finissent toutes par s’éteindre », a indiqué Belli. « Nous n’observons pas de galaxies massives dans l’univers actuel qui forment encore des étoiles. »

### Un télescope extrêmement grand pour continuer à enquêter

De nouvelles réponses pourraient venir de nouveaux télescopes tels que le Télescope Extrêmement Grand européen (ELT), qui est en construction au Chili et qui commencera ses observations en 2028.

« Avec l’ELT, nous pouvons observer en détail l’intérieur de ces galaxies » dans l’univers primitif, a souligné Belli, ce que le *JWST* ne peut pas offrir.

Cela indiquerait aux chercheurs le taux global de formation stellaire, mais aussi « où se forment les étoiles », a-t-il commenté.

« Si l’ELT fonctionne comme promis, ce sera une réussite. »

Déterminer comment fonctionne le processus d’extinction est essentiel pour résoudre l’énigme de la raison pour laquelle les galaxies meurent, une question qui continue de laisser les scientifiques perplexes.

« Cela ne devrait pas être possible, car lorsqu’une galaxie se trouve dans l’univers primitif, elle est pleine de gaz », a souligné Toft. « Comment passe-t-on de la formation de milliers de masses solaires par an à rien ? Si nous voulons démontrer que les trous noirs sont responsables, nous devons trouver des galaxies en plein processus d’extinction. »

Si nous parvenons à le comprendre, nous saurons comment le cosmos est devenu tel que nous le connaissons aujourd’hui.

Les galaxies elliptiques, d’énormes amas sphériques d’étoiles sans structure définie, constituent un mystère pour les scientifiques. Contrairement aux galaxies spirales comme la Voie lactée, les galaxies elliptiques ne présentent pas de bras spiraux distincts [[1]]. Elles diffèrent également des galaxies irrégulières, qui ont des formes irrégulières et sont souvent le résultat de collisions galactiques [[1]].

Voyage dans le Temps pour Comprendre la Formation des Galaxies Elliptiques

Des chercheurs ont entrepris des investigations pour percer les secrets de la formation des galaxies elliptiques, en se concentrant sur les premiers deux milliards d’années de l’univers. Des télescopes puissants sont utilisés pour observer ces galaxies telles qu’elles étaient dans le passé.L’objectif est de comprendre comment ces galaxies ont pu se former et croître si rapidement.

Formation Stellaire et Sursauts de Formation

L’une des hypothèses est que les galaxies elliptiques ont connu une formation stellaire intense au début de leur histoire, devenant des galaxies à sursaut de formation d’étoiles. Ces galaxies contiennent d’énormes quantités de gaz et de poussière,formant des étoiles à des taux extrêmement élevés.

L’Extinction et le Rôle des Trous Noirs

L’un des enjeux majeurs est de comprendre pourquoi ces galaxies ont cessé de former des étoiles. La recherche actuelle suggère que les trous noirs supermassifs au centre de ces galaxies pourraient être responsables du processus d’extinction.Les trous noirs “éjectent” le gaz et la poussière, causant l’arrêt de la formation d’étoiles.Des observations du télescope spatial James Webb (JWST) ont révélé des exemples de galaxies en cours d’extinction.

Le Télescope Extrêmement Grand (ELT) : Un Nouvel Espoir

Le Télescope Extrêmement Grand européen (ELT), en construction au Chili, promet de nouvelles données pour étudier l’intérieur des galaxies primitives.

FAQ sur les Galaxies Elliptiques

Qu’est-ce qu’une galaxie elliptique ? Une galaxie de forme approximativement ellipsoïdale, avec une apparence lisse et presque sans particularités [[2]].

Quelle est la différence entre une galaxie elliptique et une galaxie spirale ? Les galaxies elliptiques n’ont pas de bras spiraux, contrairement aux galaxies spirales [[1]].

Qu’est-ce qui cause l’extinction des galaxies elliptiques ? Les trous noirs supermassifs au centre des galaxies pourraient être responsables,en expulsant le gaz nécessaire à la formation d’étoiles.

Quel est le rôle du télescope James Webb dans cette recherche ? Il permet d’observer les galaxies primitives et le processus d’extinction en cours.

* Pourquoi est-il significant d’étudier les galaxies elliptiques ? Pour comprendre l’évolution de l’univers et la formation des galaxies.

Comparaison des Types de Galaxies

| Caractéristique | Galaxie Elliptique | Galaxie Spirale | Galaxie Irrégulière |

| :——————- | :——————————- | :——————————- | :——————————– |

| Forme | Ellipsoïdale | Disque avec bras spiraux | Irrégulière |

| Structure | Lisse, peu de détails | Bras spiraux visibles | Structure chaotique |

| Formation d’étoiles | Faible ou nulle | Active | variable |

| Exemple | ESO 325-4