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Une toute jeune galaxie 400 millions d'années après le Big Bang

ActualitéClassé sous :cosmologie , Hubble , images du télescope Hubble

En associant le télescope spatial Spitzer à Hubble dans le cadre de son programme Frontier Fieds qui a recours aux lentilles gravitationnelles créées par de gros amas de galaxies, des astronomes ont débusqué parmi 22 candidates la pâle lueur d'une protogalaxie lointaine. L'objet existait déjà lorsque l'univers était âgé d'environ 400 millions d'années seulement. Il pourrait exister beaucoup de petites galaxies sombres comme celle-ci qui ont échappé jusqu'ici aux sondages.

L’amas de galaxies MACS J0416.1-2403 à l’avant-plan permet de magnifier les objets du champ profond. Grâce à cet effet de lentille gravitationnelle, une équipe a débusqué une vingtaine de protogalaxies dont une, sombre et petite (ici 20 fois plus brillante grâce à l’amas), qui existait déjà lorsque l’univers n'avait que 400 millions d’années (son décalage vers le rouge est d'environ 10). Les astronomes l’ont surnommée « Tayna », « premier-né » en langue aymara. © Nasa, Esa, L. Infante (Pontificia Universidad Católica de Chile)

Les records de distance de galaxies sont battus de plus en plus fréquemment. Les astronomes distinguent désormais dans leurs sondages des objets à plus de 13 milliards d'années-lumière, approchant doucement de l'horizon de l'univers observable.

Une des dernières galaxies en date débusquée dans les confins a été surnommée Tayna, ce qui signifie « premier-né » dans la langue aymara parlée sur les hauts-plateaux andins. Bien sûr, il ne faut pas se fier aux apparences : sa lueur affaiblie, très pâle et rougissante que nous recueillons aujourd'hui a été émise par un objet extrêmement jeune, en pleine croissance. Les observations indiquent avec confiance que nous l'appréhendons telle qu'elle était 400 millions d'années à peine après le Big Bang (il y a 13,8 milliards d'années). Elle était alors très active. L'équipe de Leopoldo Infante, chercheur à la Pontifical Catholic University du Chili, qui rend compte des 22 jeunes candidates qu'elle a découvertes, dont celle-ci, dans un article publié dans The Astrophysical Journal estime que sa taille est équivalente à celle de l'une de nos petites voisines galactiques, le Grand Nuage de Magellan (environ 10 milliards de masses solaires). Selon eux, elle produit 10 fois plus d'étoiles que cette dernière. Il est probable que nous observions la partie centrale d'une future grande galaxie en plein développement.

Chaque petit cercle indique la présence d’objets situés à plus de 12,9 milliards d’années-lumière. À gauche : grâce à l’amas de galaxies MACS J0416.1-2403, la lueur de lointaines galaxies à l’arrière-plan est amplifiée. L’image a été réalisée dans le proche infrarouge avec la caméra WFC3 d’Hubble. À droite : l’image a été prise dans le visible avec ACS (Advanced Camera for Surveys). Dans ce champ, les galaxies ne sont pas concentrées dans un amas. © Nasa, Esa, Z. Levay (STScI/AURA)

Deux télescopes spatiaux et un amas de galaxies pour apercevoir la protogalaxie

C'est en couplant l'acuité et la sensibilité dans l'infrarouge du télescope spatial Spitzer à celle d'Hubble que l'équipe a pu mettre en évidence cette petite et sombre proto-galaxie. Réalisée dans le cadre de l'enquête Frontier Fields qui met à contribution les phénomènes de lentilles gravitationnelles, la découverte de ces 22 candidates n'aurait pas été possible sans le gros amas de galaxies MACS0416.1-2403, situé à quelque 4 milliards d'années-lumière de la Voie lactée en direction de la constellation de l'Éridan. La masse de ces milliers de galaxies réunies (plus d'un million de milliards de soleils !) courbe l'espace et le temps de sorte que la faible lueur d'objets très distants soit amplifiée, les rendant jusqu'à 20 fois plus brillants.

Très sombre, cette jeune galaxie appartient à une catégorie qui avait échappé aux cosmologistes jusqu'ici et pourrait bien être représentative de cette période de l'enfance de l'univers« Merci à cette détection, a déclaré Leopoldo Infante. L'équipe a été en mesure d'étudier pour la première fois les propriétés d'objets extrêmement faibles formés peu après le Big Bang. »

Après ce « premier né », il reste encore pour les prochaines années à détecter les embryons au cœur de ces ténèbres (on est dans l'ère de réionisation). Un défi que sera en mesure de relever le télescope spatial James Webb (JWST), en voie d'achèvement, pour un lancement prévu en 2018. Les chercheurs espèrent ramener dans leurs filets un aperçu de la formation des galaxies, afin de les confronter à leurs modèles sur leurs formations à l'aube de l'univers.

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