Archéologie extragalactique : Reconstitution des 12 milliards d'années d'histoire de la galaxie spirale NGC 1365

Pour la toute première fois, une équipe d'astronomes a transposé la méthode rigoureuse de l'archéologie chimique à une galaxie située bien au-delà des frontières de la Voie lactée, inaugurant ainsi une discipline inédite baptisée « archéologie extragalactique ». Cette étude pionnière, dont les conclusions ont été publiées dans la prestigieuse revue Nature Astronomy le 23 mars 2026, a permis de retracer l'évolution sur 12 milliards d'années de la galaxie spirale NGC 1365. En analysant les « empreintes chimiques » laissées dans les gaz cosmiques, l'équipe dirigée par Lisa Kewley, directrice du Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), a réalisé une prouesse technique sans précédent hors de notre propre système galactique.

Les données essentielles à ce projet ambitieux ont été recueillies dans le cadre du relevé TYPHOON, grâce au télescope Irénée du Pont de l'Observatoire de Las Campanas. Cet instrument a offert une résolution spatiale exceptionnelle, permettant l'examen minutieux de zones de formation stellaire individuelles. Les chercheurs ont ainsi cartographié la distribution de l'oxygène sur plus de 4 500 pixels spatiaux (spaxels) au sein de NGC 1365. L'oxygène a été choisi comme traceur principal car il est généré rapidement par les étoiles massives avant d'être dispersé par les supernovas, créant ainsi un véritable palimpseste cosmique où chaque événement, des fusions aux explosions stellaires, laisse une marque indélébile qu'il est désormais possible de déchiffrer.

Les résultats de l'étude confirment que NGC 1365 a débuté son existence en tant que système modeste dont le noyau central s'est structuré très tôt. Cette région centrale s'est enrichie en oxygène il y a environ 11,9 à 12,5 milliards d'années, suite à des fusions successives avec des galaxies naines. En revanche, les bras spiraux périphériques se sont développés ultérieurement, alimentés par des processus d'accrétion plus tardifs. Pour décrypter ces signatures chimiques complexes, l'équipe a comparé ses observations empiriques aux simulations cosmologiques du projet Illustris, notamment le modèle TNG0053, en analysant près de 20 000 galaxies simulées. Ce projet d'envergure, élaboré avec le concours de Volker Springel et Mark Vogelsberger, constitue une référence majeure dans la modélisation de l'évolution galactique à grande échelle.

Jusqu'à présent, la méthodologie de l'archéologie galactique était quasi exclusivement réservée à l'étude de la Voie lactée afin de comprendre ses propres origines. Cette recherche marque donc un tournant décisif pour l'astrophysique moderne. Le choix de NGC 1365, située dans l'amas du Fourneau à une distance d'environ 18,1 mégaparsecs, n'est pas fortuit : son orientation presque frontale par rapport à la Terre a facilité la collecte de données de haute précision sur l'ensemble de son disque. Ces découvertes viennent consolider le modèle cosmologique standard, suggérant que les grandes galaxies spirales, y compris la nôtre, croissent par l'absorption répétée de voisins plus petits au fil du temps.

Lars Hernquist, professeur d'astrophysique à Harvard et astronome au CfA, a souligné que ces travaux illustrent parfaitement comment les processus astronomiques modélisés façonnent les structures galactiques sur des échelles de temps vertigineuses. L'application de cette méthode à NGC 1365 offre désormais un cadre de comparaison essentiel pour les futures études sur l'évolution des galaxies, permettant aux scientifiques de s'attaquer à une question fondamentale : le parcours évolutif de la Voie lactée est-il une norme ou une exception parmi les grands systèmes spiraux ? La correspondance étroite entre les données réelles et les simulations d'Illustris valide avec une grande fiabilité la chronologie de croissance de NGC 1365, confirmant un enrichissement précoce du centre suivi d'une expansion progressive des structures externes.