Crédit d'image: Hubble
Une équipe internationale d'astronomes a peut-être établi un nouveau record dans la découverte de la galaxie connue la plus éloignée de l'univers. Situé à environ 13 milliards d'années-lumière de distance, l'objet est observé à un moment seulement 750 millions d'années après le big bang, alors que l'univers avait à peine 5% de son âge actuel.
La galaxie primitive a été identifiée en combinant la puissance du télescope spatial Hubble de la NASA et des télescopes W. M. Keck de CARA sur le Mauna Kea à Hawaï. Ces grands observatoires ont reçu un coup de pouce grâce au grossissement supplémentaire d'une «lentille gravitationnelle cosmique» naturelle dans l'espace qui amplifie encore la luminosité de l'objet distant.
La nouvelle galaxie découverte est susceptible d'être une jeune galaxie qui brille à la fin du soi-disant «âge des ténèbres»? la période de l'histoire cosmique qui s'est terminée avec les premières galaxies et quasars transformant l'hydrogène moléculaire opaque en l'univers transparent et ionisé que nous voyons aujourd'hui.
La nouvelle galaxie a été détectée lors d'une longue exposition de l'amas de galaxies voisin Abell 2218, prise avec la caméra avancée pour les levés à bord du télescope spatial Hubble. Cet amas est si massif que la lumière des objets distants passant à travers l'amas se plie et est amplifiée, tout comme une loupe plie et grossit les objets vus à travers. Ces «télescopes» gravitationnels naturels permettent aux astronomes de voir des objets extrêmement éloignés et faibles qui autrement ne pourraient pas être vus. La galaxie extrêmement faible est si loin que sa lumière visible a été étirée en longueurs d'onde infrarouges, ce qui rend les observations particulièrement difficiles.
"Alors que nous recherchions des galaxies lointaines grossies par Abell 2218, nous avons détecté une paire d'images étonnamment similaires dont l'agencement et la couleur indiquent un objet très éloigné", a déclaré l'astronome Jean-Paul Kneib (Observatoire Midi-Pyrénées et Caltech), qui est le chef de file. auteur rapportant la découverte dans un prochain article du Astrophysical Journal.
L'analyse d'une séquence d'images Hubble indique que l'objet se situe entre un décalage vers le rouge de 6,6 et 7,1, ce qui en fait la source la plus éloignée actuellement connue. Cependant, de longues expositions dans l'optique et l'infrarouge prises avec des spectrographes sur les télescopes Keck de 10 mètres suggèrent que l'objet a un décalage vers le rouge vers l'extrémité supérieure de cette plage, autour du décalage vers le rouge 7.
Redshift est une mesure de combien les longueurs d'onde de la lumière sont décalées vers des longueurs d'onde plus longues. Plus le décalage de la longueur d'onde vers les régions rouges du spectre est important, plus l'objet est éloigné.
"La galaxie que nous avons découverte est extrêmement faible, et vérifier sa distance a été une aventure extrêmement difficile", a déclaré le Dr Kneib. «Sans le grossissement de 25 offert par l'amas de premier plan, ce premier objet n'aurait tout simplement pas pu être identifié ou étudié en détail du tout avec les télescopes actuels disponibles. Même à l'aide de la lentille cosmique, la découverte n'a été possible qu'en poussant nos observatoires actuels aux limites de leurs capacités! »
En utilisant la combinaison de la haute résolution de Hubble et du grand grossissement de la lentille cosmique, les astronomes estiment que cet objet, bien que très petit? seulement 2000 années-lumière à travers? forme des étoiles extrêmement activement. Cependant, deux propriétés intrigantes de la nouvelle source sont le manque apparent de la ligne d'émission d'hydrogène typiquement brillante et sa lumière ultraviolette intense qui est beaucoup plus forte que celle observée dans les galaxies formant des étoiles de plus près.
«Les propriétés de cette source éloignée sont très excitantes car, si elles étaient vérifiées par des études plus poussées, elles pourraient représenter la marque d'un système stellaire vraiment jeune qui a mis fin à l'âge des ténèbres», a ajouté le Dr Richard Ellis, professeur Steele d'astronomie à Caltech, et un co-auteur de l'article.
L'équipe est encouragée par le succès de sa technique et prévoit de poursuivre la recherche d'exemples en regardant à travers d'autres lentilles cosmiques dans le ciel. La résolution exceptionnelle de Hubble le rend parfaitement adapté à de telles recherches.
"L'estimation de l'abondance et des propriétés caractéristiques des sources à un stade précoce est particulièrement importante pour comprendre comment l'univers s'est réionisé, mettant ainsi fin à l'âge des ténèbres", a déclaré Mike Santos, un ancien étudiant diplômé de Caltech, maintenant chercheur postdoctoral à l'Institut d'astronomie, Cambridge, Royaume-Uni. «La lentille cosmique nous a donné un premier aperçu de cette époque importante. Nous sommes maintenant impatients d'en savoir plus en trouvant d'autres exemples, même si cela sera sans aucun doute difficile. »
«Nous examinons les premières preuves de nos ancêtres sur l'arbre évolutif de l'univers entier», a déclaré le Dr Frédéric Chaffee, directeur de l'Observatoire W. Keck, qui abrite les télescopes jumeaux Keck de 10 mètres qui ont confirmé la découverte. «Les télescopes sont des machines à voyager dans le temps virtuelles, permettant à nos astronomes de se pencher sur les débuts de l'histoire du cosmos, et ces merveilleuses observations datent du plus tôt.»
L'équipe Caltech rapportant la découverte se compose des Drs. Jean-Paul Kneib, Richard S. Ellis, Michael R. Santos et Johan Richard. Drs. Kneib et Richard servent également l'Observatoire Midi-Pyrénées de Toulouse, France. Le Dr Santos représente également l'Institut d'astronomie de Cambridge, au Royaume-Uni.
Le financement public de ce projet a été fourni en partie par la subvention NGT5-50339 de la NASA GSRP et la subvention HST-GO-09452.01-A de la NASA STScI.
L'Observatoire W.Keck est géré par la California Association for Research in Astronomy (CARA), un partenariat scientifique entre le California Institute of Technology (Caltech), l'Université de Californie et la National Aeronautics and Space Administration (NASA). Le Space Telescope Science Institute (STScI) est exploité par l'Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. (AURA), pour la NASA, en vertu d'un contrat avec le Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD. Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l'Agence spatiale européenne (ESA).
Source d'origine: Communiqué de presse Hubble
