Très minoritaires en masse dans le milieu interstellaire (< 1 %), les grains de poussières jouent cependant un rôle essentiel. Dans une galaxie comme la Voie Lactée, ils absorbent près de 30 % du rayonnement stellaire en réémettant dans l'infrarouge et dans les galaxies à flambée de formation d'étoiles, cette fraction peut atteindre 99 %. Ils échauffent le gaz interstellaire par effet photoélectrique et favorisent la synthèse de molécules, au premier rang desquelles H₂. Lorsque le nuage interstellaire se contracte sous l'effet de la gravitation, ils absorbent une partie de l'énergie gravitationnelle en la convertissant en rayonnement, protégeant ainsi les molécules qui s'y sont formées.

La physique des grains est donc incontournable pour comprendre aussi bien l'évolution des galaxies que le développement de la complexité moléculaire à l'origine de la vie. Cependant, leur composition chimique et la distribution de leurs tailles sont encore mal connues.

Pour en savoir plus, l'équipe de chercheurs a modélisé le milieu interstellaire à partir des données de 800 galaxies fournies par Herschel. Elle s'est intéressée en particulier à la « métallicité » du milieu – c'est-à-dire la fraction d'éléments plus lourds que l'hélium – qui traduit l'âge chimique des galaxies.

Dans les galaxies très jeunes (de faible métallicité), les grains de poussières sont rares au sein du gaz (< 10^-4) puis à mesure que la métallicité augmente, ils deviennent plus nombreux, jusqu'à représenter 1 % de la masse des gaz.

Ces données empiriques ont permis aux chercheurs de préciser la durée des différentes séquences de la « vie » des grains :

• formation dans les explosions finales d'étoiles massives (ejecta de supernovae),
• croissance dans le milieu interstellaire,
• destruction par des ondes de choc.

Alors que plusieurs études récentes affirmaient la prédominance universelle de la formation des poussières par les supernovae, ils montrent que les grains sont très majoritairement formés dans le milieu interstellaire, sauf dans les galaxies de très faible métallicité.

Les échelles de temps caractéristiques de l'évolution des grains peuvent d'ores et déjà être intégrées aux simulations de galaxies. C'est d'autant plus important pour les galaxies extrêmement éloignées dont la métallicité décroît en moyenne.

Il est également indispensable de connaître l'évolution du contenu en poussières d'une galaxie pour prédire des images et des spectres de galaxies, à partir de simulations.

La collaboration DustPedia regroupe une trentaine de personnes dans six laboratoires : l'Irfu, l'Institut d'astrophysique spatiale (Orsay), l'Université de Gand (Belgique), l'Université de Cardiff (Grande-Bretagne), l'Observatoire de Florence (Italie) et l'Observatoire d'Athènes (Grèce).