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10,2 milliards d'années-lumière : un record pour un amas de galaxies

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Les observations de Chandra en rayons X confirment que l'ensemble de galaxies baptisé JKCS041 est bien le plus lointain amas de galaxies connu. Presque à la frontière théorique du début d'existence dans l'Univers pour de tels objets, il devrait nous renseigner sur la formation des grandes structures dans le jeune Univers.

En bleu, les observations en rayons X par Chandra montrent le gaz chaud présent dans l'amas JKCS041. Les observations dans le domaine optique viennent du Very Large Telescope (VLT). L'amas galactique se trouve dans la constellation de la Baleine. Crédit : Nasa

D'après la théorie de la matière noire froide, les galaxies sont les premières structures apparues dans l'Univers. Naines pour la plupart, elles ont ensuite commencé à fusionner et à s'assembler pour constituer des amas de galaxies, lesquels se sont regroupés, aboutissant à la structure filamenteuse parcourue de vides immenses que l'on observe actuellement.

Les simulations basées sur ce scénario fonctionnent remarquablement bien, même si il reste encore quelques désaccords avec les observations. On ne comprend pas toujours très bien comment de grandes galaxies ont pu se former très tôt dans l'histoire du cosmos, même si des explications sont plausibles, comme la théorie des courants froids.

Les astrophysiciens sont donc à l'affût de nouvelles observations pour perfectionner leurs modèles... ou les remettre en cause ! Celle, récente, de l'amas de galaxies JKCS041 est intéressante, même si elle ne secoue pas le monde des cosmologistes.

Selon les données fournies par le télescope Chandra, JKCS041 est situé à près de 10,2 milliards d'années-lumière, ce qui bat d'un milliard d'années-lumière le précédent record, détenu par XMMXCS J2215.9-1738. A cette distance, les modèles théoriques prédisent que les amas de galaxies viennent tout juste de se former. Rappelons que d'après les observations extraordinaires de WMap, l'univers observable a un âge de 13,7 milliards d'années.

On connaissait JKCS041 depuis 2006, date à laquelle les observations en infrarouge du United Kingdom Infrared Telescope (UKIRT). Peu de temps après, d'autres observations, en infrarouge également, réalisées avec le satellite Spitzer, et dans les domaine optique à l'aide du Canada-France-Hawaii Telescope à Hawaï, avaient fourni une première estimation de la distance.

Les astronomes ont tout de même été prudents car il n'est pas rare, surtout dans le ciel profond, de trouver sur la voûte céleste des associations de galaxies fictives. Il suffit qu'elles soient proches de la ligne de visée de l'observateur et à des distances pas trop différentes. On ne peut valablement conclure à l'existence d'un amas que si l'on fournit la preuve que le groupe repéré est bien lié par des forces de gravitation.

Les observations dans le domaine des rayons X constituent un excellent test pour cela. On sait en effet que dans le cas d'un véritable amas, les galaxies se retrouvent au cœur d'un immense nuage de gaz chaud lié par la gravitation de la matière contenue dans l'amas et émettant des rayons X.

Ce test a été effectué par Stefano Andreon de l'Institut Nationale d'Astrophysique de Milan (INAF, Istituto Nazionale di Astrofisica) et il a confirmé que JKCS041 était un authentique amas de galaxies. D'autres amas de ce genre devraient être découverts dans les années à venir. Grâce à eux, les cosmologistes devraient comprendre un peu mieux comment s'est formé notre univers, et donc nos racines cosmiques.

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