Des astronomes détectent la galaxie la plus éloignée jamais observée par des télescopes

Les astronomes ont fait leur découverte grâce à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un radiotélescope géant composé de 66 antennes installées à 5100 mètres d’altitude au sommet des Andes chiliennes.
Photo: ESO-C Malin Les astronomes ont fait leur découverte grâce à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un radiotélescope géant composé de 66 antennes installées à 5100 mètres d’altitude au sommet des Andes chiliennes.

En observant une galaxie lointaine, des astronomes japonais et européens ont détecté une très faible lueur qui a été émise par de l’oxygène il y a 13,3 milliards d’années, soit 500 millions après le Big Bang. Il s’agit de la présence d’oxygène la plus éloignée jamais détectée à ce jour dans l’univers.

Selon les astronomes, cet oxygène se serait formé encore beaucoup plus tôt, dans le coeur d’étoiles qui seraient apparues dans l’univers 250 millions d’années après le Big Bang. Cette découverte, rapportée dans la revue Nature, signifie que l’émergence des toutes premières étoiles serait survenue plus tôt qu’on ne le croyait.

Les astronomes ont détecté la présence de cet oxygène ionisé grâce à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un radiotélescope géant composé de 66 antennes installées à 5100 mètres d’altitude au sommet des Andes chiliennes.

L’oxygène présent dans cette galaxie lointaine nommée MACS1149-JD1 a émis une lumière infrarouge il y a 13,3 milliards d’années.

Photo: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Agence France-Presse

Lors de sa traversée de l’univers en direction de la Terre, ce signal infrarouge a subi un étirement vers les longueurs d’onde plus grandes sous l’effet de l’expansion de l’univers. C’est la raison pour laquelle le télescope ALMA a détecté des ondes radioélectriques et non infrarouges, explique Robert Lamontagne, coordonnateur du Centre de recherche en astrophysique du Québec.

En plus de l’oxygène détecté par ALMA, les astronomes ont également décelé un autre signal encore plus faible correspondant à une émission d’hydrogène, à l’aide du Very Large Telescope (VLT) de l’European Southern Observatory (ESO) situé lui aussi au Chili et qui permet la détection des longueurs d’onde allant du visible à l’infrarouge.

La galaxie la plus éloignée

Le signal émis par l’hydrogène se situe dans le domaine visible, mais durant son voyage vers la Terre, il est étiré vers l’infrarouge, un domaine auquel le VLT est particulièrement sensible, précise M. Lamontagne.

La formation des toutes premières étoiles aurait eu lieu plut tôt que prévu

 

Ces deux signaux ont permis d’obtenir deux mesures distinctes de la distance qui sépare la Terre de la galaxie MACS1149-JD1, d’où ont été émis ces signaux. Ces deux mesures qui sont comparables indiquent que MACS1149-JD1 est la galaxie la plus éloignée jamais observée par des télescopes.

Mais pour les astronomes, la présence d’oxygène il y a 13,3 milliards d’années, soit 500 millions d’années après le Big Bang, signifie que la formation des étoiles a débuté encore plus tôt, car c’est au coeur des étoiles que s’est formé l’oxygène.

« Immédiatement à la suite du Big Bang, seuls les tout premiers éléments du tableau périodique, soit l’hydrogène et l’hélium, se créent et sont présents dans l’univers, qui est obscur. On appelle cette période l’âge des ténèbres, car aucune étoile ne s’est encore formée. Tous les autres éléments, dont l’oxygène et le carbone, sont fabriqués plus tard par les processus de fusion se déroulant à l’intérieur des premières étoiles qui se forment dans l’univers, précise M. Lamontagne.

Mais à quel moment a débuté la formation des premières étoiles ? Combien de temps a duré l’âge des ténèbres ?

Les astronomes ont longtemps cru qu’un milliard d’années s’étaient écoulées avant l’apparition des premières étoiles. Mais avec le développement des grands télescopes, on a pu découvrir des galaxies plus lointaines, comme la ACS1149-JD1, qui existaient 500 millions d’années après le Big Bang. »

À partir de la brillance de la galaxie ACS1149-JD1, les astronomes ont déterminé que la formation des premières étoiles de cette galaxie a dû débuter 250 millions d’années après le Big Bang.

« Ces nouvelles observations indiquent que l’âge des ténèbres aurait été plus court qu’imaginé initialement. La formation des toutes premières étoiles aurait eu lieu plus tôt que prévu », souligne M. Lamontagne avant de faire remarquer que, « au-delà du record que l’on met en évidence dans cette annonce, cette découverte permet de raffiner le modèle du Big Bang. »