Les astronomes ont repéré la galaxie la plus lointaine

Les astronomes ont repéré la galaxie la plus lointaine

Une équipe internationale d’astronomes, dont des chercheurs du Center for Astrophysics | Harvard et du Smithsonian, a repéré l’objet astronomique le plus lointain jamais observé : une galaxie.

Nommée HD1, la galaxie candidate se trouve à quelque 13,5 milliards d’années-lumière et est décrite jeudi dans l’Astrophysical Journal. Dans un article d’accompagnement publié dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, les scientifiques ont commencé à spéculer sur la nature exacte de la galaxie.

L’équipe propose deux idées : HD1 pourrait former des étoiles à une vitesse stupéfiante et abriter des étoiles de population III, les toutes premières étoiles de l’univers, qui n’ont jamais été observées jusqu’à présent. Ou encore, HD1 pourrait contenir un trou noir supermassif dont la masse est environ 100 millions de fois celle de notre Soleil.

« Répondre à des questions sur la nature d’une source aussi lointaine peut être un défi », explique Fabio Pacucci, auteur principal de l’étude MNRAS, co-auteur de l’article sur la découverte dans ApJ, et astronome au Centre d’astrophysique. « C’est comme deviner la nationalité d’un navire à partir du drapeau qu’il arbore, tout en étant loin à terre, avec le navire au milieu d’un coup de vent et d’un brouillard dense. On peut peut-être voir certaines couleurs et formes du drapeau, mais pas dans leur intégralité. C’est finalement un long jeu d’analyse et d’exclusion de scénarios peu plausibles. »

HD1 est extrêmement brillante en lumière ultraviolette. Pour l’expliquer, « certains processus énergétiques s’y déroulent ou, mieux encore, s’y sont déroulés il y a quelques milliards d’années », explique M. Pacucci.

Au départ, les chercheurs ont supposé que HD1 était une galaxie à explosion standard, c’est-à-dire une galaxie qui crée des étoiles à un rythme élevé. Mais après avoir calculé le nombre d’étoiles produites par HD1, ils ont obtenu « un taux incroyable – HD1 formerait plus de 100 étoiles chaque année. C’est au moins 10 fois plus que ce que nous attendons pour ces galaxies ».

C’est alors que l’équipe a commencé à soupçonner que HD1 ne formait peut-être pas des étoiles normales, de tous les jours.

« La toute première population d’étoiles qui s’est formée dans l’univers était plus massive, plus lumineuse et plus chaude que les étoiles modernes », explique Pacucci. « Si nous supposons que les étoiles produites dans HD1 sont ces premières étoiles, ou de population III, alors ses propriétés pourraient être expliquées plus facilement. En fait, les étoiles de population III sont capables de produire plus de lumière UV que les étoiles normales, ce qui pourrait expliquer l’extrême luminosité ultraviolette de HD1. »

Un trou noir supermassif, cependant, pourrait également expliquer l’extrême luminosité de HD1. En engloutissant d’énormes quantités de gaz, des photons de haute énergie pourraient être émis par la région entourant le trou noir.

Si c’est le cas, il s’agirait de loin du trou noir supermassif le plus précoce connu de l’humanité, observé beaucoup plus près du Big Bang que l’actuel détenteur du record.

« HD1 représenterait un bébé géant dans la salle d’accouchement de l’univers primitif », explique Avi Loeb, astronome au Centre d’astrophysique et coauteur de l’étude MNRAS. « Il bat le plus haut redshift de quasar jamais enregistré par un facteur de presque deux, un exploit remarquable ».

HD1 a été découvert après plus de 1 200 heures d’observation avec le télescope Subaru, le télescope VISTA, le télescope infrarouge britannique et le télescope spatial Spitzer.

« Ce fut un travail très difficile de trouver HD1 parmi plus de 700 000 objets », explique Yuichi Harikane, astronome à l’Université de Tokyo qui a découvert la galaxie. « La couleur rouge de HD1 correspondait étonnamment bien aux caractéristiques attendues d’une galaxie située à 13,5 milliards d’années-lumière, ce qui m’a donné un peu la chair de poule lorsque je l’ai trouvée. »

L’équipe a ensuite effectué des observations de suivi à l’aide du grand réseau millimétrique/submillimétrique d’Atacama (ALMA) pour confirmer la distance, qui est de 100 millions d’années-lumière plus éloignée que GN-z11, le détenteur actuel du record de la galaxie la plus éloignée.

À l’aide du télescope spatial James Webb, l’équipe de recherche observera bientôt à nouveau HD1 pour vérifier sa distance par rapport à la Terre. Si les calculs actuels s’avèrent corrects, HD1 sera la galaxie la plus éloignée – et la plus ancienne – jamais enregistrée.

Ces mêmes observations permettront à l’équipe de creuser davantage l’identité de HD1 et de confirmer si l’une de leurs théories est correcte.

« Se formant quelques centaines de millions d’années après le Big Bang, le trou noir de HD1 a dû se développer à partir d’une graine massive à une vitesse sans précédent », explique Loeb. « Une fois de plus, la nature semble être plus imaginative que nous ».

Lea LAMBERT

Lea LAMBERT

Elle est photographe professionnelle. Elle souhaite partager son amour de la photo à travers différentes illustrations de nos articles. Léa adore la région nantaise et ses paysages. Son expertise est un atout pour notre équipe.

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