Une question majeure de la cosmologie observationnelle contemporaine consiste à comprendre l’origine de la forte hausse de la formation d’étoiles dans l’univers en remontant dans l’univers jusqu’à un pic à z 1-2. Répondre à cette question nécessite (i) des mesures de fractions de gaz et (ii) des percées sur la physique du milieu interstellaire pour un grand nombre de ces galaxies très lointaines.
Nous avons pour cela obtenu une allocation importante de temps d’observation avec l’interféromètre ALMA (Cycle3 et Cycle4) pour observer le premier grand échantillon statistique de plus de 100 galaxies à 1 <z <2 à l’aide des 2 raies en émission principales du monoxyde de carbone (CO54 et CO21 ; PI Daddi) et de la raie en émission du carbone neutre (CI ; PI Valentino). Cela nous permettra d’obtenir des diagnostics clés pour la première fois sur la distribution de : 1) la teneur en gaz total, 2) la densité et la température du gaz, 3) l’efficacité de la formation des étoiles et 4) la masse de la poussière et sa température.
Avec ces mesures et en explorant aussi les corrélations avec les données auxiliaires optiques, proche et lointain infrarouge déjà en main (collaboration entre AIMSaclay et IAP-Paris), nous serons dans une position clé pour aborder ce sujet au coeur de nombreux débats et pour répondre aux questions fondamentales sur la formation et l’évolution des galaxies comme : quelle est l’évolution et l’universalité de l’efficacité de la formation d’étoiles dans l’univers lointain ? Existe-t-il différents modes de formation d’étoiles ? Quels paramètres principaux affectent les propriétés physiques des réservoirs de gaz des galaxies ?