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 Les premières galaxies formées plus tôt que prévu

Publié le 13 avril 2011

Une équipe de chercheurs, menée par Johan Richard (Centre de recherche et d’Astrophysique de Lyon - CNRS/Université Lyon 1/ENS Lyon) et Jean-Paul Kneib (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille - CNRS/Université de Provence) a découvert une galaxie lointaine qui contiendrait des étoiles âgées de 750 millions d’années, plaçant l’époque de sa formation à environ 200 millions d’années après le Big Bang. Ces résultats obtenus grâce aux effets de lentille gravitationnelle d’un amas de galaxies, suggèrent que les premières galaxies se seraient formées bien plus tôt que prévu et apportent un éclairage capital sur leur formation et sur leur évolution au début de l’Univers. Ils seront publiés en avril 2011 sur le site de la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.



D’après Johan Richard, premier auteur de l’article : "les mesures obtenues sur cette galaxie lointaine suggèrent qu’elle aurait commencé à former ses étoiles seulement 200 millions d’années après le Big Bang." La découverte d’une telle galaxie défie les théories de formation et d’évolution des galaxies actuellement en vigueur. Elle pourrait aider à résoudre le mystère concernant la ré-ionisation du gaz d’hydrogène neutre[1] qui remplissait l’Univers à ses débuts.
Cette galaxie a pu être détectée grâce à l’amplification gravitationnelle de l’amas de galaxies Abell 383, dont l’importante force de gravitation, selon la théorie de la Relativité Générale d’Einstein, amplifie les rayons de lumière des galaxies plus distantes à la manière d’une loupe déformante. La découverte de cette galaxie est exceptionnelle car seul un alignement naturel quasi parfait entre la source, l’amas de galaxies et la Terre en a permis la détection.

La galaxie a tout d’abord été identifiée avec le télescope spatial Hubble (NASA - ESA), puis confirmée sur des images du télescope spatial Spitzer (NASA). L’équipe a ensuite effectué des observations spectroscopiques avec le télescope Keck-II à Hawaï pour mesurer sa distance. Le décalage vers le rouge (redshift en anglais)[2] mesuré spectroscopiquement est de 6,027, ce qui signifie que cette galaxie est vue telle qu’elle était lorsque l’Univers était âgé d’environ 950 millions d’années. Contrairement aux autres galaxies lointaines détectées possédant en majorité des étoiles jeunes, elle contiendrait des étoiles âgées de 750 millions d’années, plaçant l’époque de sa formation à environ 200 millions d’années après le Big Bang.
Cette découverte apporte des informations essentielles sur la période de formation des premières galaxies, mais pourrait également expliquer comment l’Univers est devenu transparent aux rayons UV dans le premier milliard d’années après le Big Bang. Au début de l’Univers, un gaz diffus d’hydrogène neutre bloque le cheminement de la lumière ultraviolette dans l’Univers. Pour laisser passer ces rayons UV, des sources de rayonnement important doivent progressivement ioniser l’hydrogène neutre. Les toutes premières populations d’étoiles telles que celles présentes dans cette galaxie lointaine pourraient jouer un rôle important dans ce processus de ré-ionisation de l’hydrogène neutre.
"Il semble probable qu’il existe en fait, dans l’Univers primitif, un plus grand nombre de galaxies formées à la même période que celle que nous avons découverte, » explique Jean-Paul Kneib. "Ces galaxies qui se formeraient alors très tôt dans l’Univers pourraient fournir le rayonnement manquant nécessaire à la ré-ionisation."
Actuellement, les galaxies de ce type ne sont détectables qu’au travers des amas massifs jouant le rôle de télescopes cosmiques. Dans les prochaines années, le télescope James Webb (NASA/ESA/CSA), dont le lancement est prévu au cours de cette décennie, étudiera de manière détaillée cette nouvelle population de galaxies, tout comme, à plus long terme, le futur télescope géant européen (E-ELT) de l’ESO.

Source(s) :
"Discovery of a possibly old galaxy at z = 6.027, multiply imaged by the massive cluster Abell 383". Johan Richard, Jean-Paul Kneib, Harald Ebeling, Daniel P. Stark, Eiichi Egami6, Andrew K. Fiedler. MNRAS

Contact(s) :
Jean-Paul Kneib, LAM - OAMP
jean-paul.kneib@oamp.fr, 0491055913



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