Une étude, dont les résultats intitulés «Morpho-kinematics of z ~ 1 galaxies probe the hierarchical scenario» sont publiés dans la revue MNRAS, a permis de renforcer le modèle hiérarchique de formation des galaxies géantes qui stipule que les disques géants se forment par coalescence avec des galaxies plus petites et riches en gaz.

Rappelons tout d'abord que «la plupart des galaxies sont constituées d'un large disque» et que les galaxies spirales, comme la Voie lactée, «représentent environ deux tiers des galaxies de l’Univers actuel». Cependant, la question de la formation de ces disques reste débattue et deux scénari s'affrontent: l'un suppose que les galaxies ont «grandi par accrétion de gaz provenant de leur périphérie», tandis que l'autre, «connu sous le nom de 'modèle hiérarchique' de formation des galaxies», dit que les grandes galaxies se sont formées par coalescence de petites galaxies.

Pour sa part, l'étude ici présentée «apporte de nouveaux éléments décisifs sur le mode de formation des disques galactiques» à partir de l'analyse «d’une centaine de galaxies lointaines ayant émis leur lumière il y a 8 milliards d'années», analyse faite «en mobilisant plusieurs techniques instrumentales, ce qui n’avait jamais été réalisé auparavant».

Plus précisément, des observations, effectuées grâce au «spectrographe KMOS à mode multi-intégral de champ, nouvellement installé au Very Large Telescope (VLT) de l’ESO», ont, en premier lieu, «permis d’étudier ces galaxies distantes et d’analyser leur mouvement interne». Il est ainsi apparu «qu’il y a 8 milliards d’années, un grand nombre de galaxies étaient animées d’un mouvement de rotation».

Cette première observation pouvait «plaider en faveur d’un scénario de formation par accrétion de gaz», cependant, «il n’était pas possible d’établir sans ambiguïté l’origine du mouvement de ces galaxies distantes», car la résolution spatiale de KMOS n’était pas suffisante. Une ré-analyse de ces observations cinématiques a donc été entreprise «en les combinant à l’imagerie profonde délivrée par le télescope spatial Hubble». Il a alors été constaté que la cinématique de ces galaxies était «bien plus perturbée que ce que l’on pensait auparavant».

D'autre part, «la première recherche systématique de compagnons physiquement liés à ces galaxies distantes, grâce au relevé spectroscopique proche infrarouge de Hubble coordonné par l’université de Yale», effectuée en parallèle, a montré que «près de deux tiers des galaxies distantes sont en voie de fusion». C'est un élément décisif, car «l'interaction avec un compagnon massif explique les structures singulières observées sur les images du télescope spatial Hubble, telles que des queues de marée et des ponts de matière».

Du fait que «ces galaxies distantes sont les ancêtres des galaxies spirales actuelles, les observations attestent que les galaxies spirales ont reformé un nouveau disque après une fusion». En conséquence, cette étude fournit une «nouvelle preuve essentielle en faveur du scénario hiérarchique de formation des galaxies, qui suppose que les petites galaxies fusionnent pour en former de plus grandes».