En utilisant le télescope spatial Hubble et le très grand télescope (VLT), les astronomes ont regardé en arrière pour trouver la galaxie la plus éloignée jusqu'à présent. "Nous observons une galaxie qui existait essentiellement lorsque l'Univers n'avait que 600 millions d'années environ, et nous regardons cette galaxie - et l'Univers - il y a 13,1 milliards d'années", a déclaré le Dr Matt Lehnert de l'Observatoire de Paris, qui est l'auteur principal d'un nouvel article dans Nature. «Les conditions étaient assez différentes à l'époque. L'image de base dans laquelle cette découverte est ancrée est que c'est l'époque dans laquelle l'Univers est passé de largement neutre à fondamentalement ionisé. »
Lehnert et une équipe internationale ont utilisé le VLT pour effectuer des observations de suivi de la galaxie - appelée UDFy-38135539 - que les observations de Hubble en 2009 avaient révélées. Les astronomes ont analysé la très faible lueur de la galaxie pour mesurer sa distance - et son âge. Il s'agit des premières observations confirmées d'une galaxie dont la lumière émerge de la réionisation de l'Univers.
La période de réionisation est à peu près la plus lointaine que les astronomes puissent observer. Le Big Bang, il y a 13,7 milliards d'années, a créé un univers chaud et trouble. Quelque 400 000 ans plus tard, les températures se sont refroidies, les électrons et les protons se sont joints pour former de l'hydrogène neutre, et l'obscurité s'est dissipée. Quelque temps avant le milliard d'années après le Big Bang, l'hydrogène neutre a commencé à former des étoiles dans les premières galaxies, qui ont rayonné de l'énergie et transformé l'hydrogène en ionisation. Bien qu'elle ne soit pas la soupe au plasma épaisse de la période précédente juste après le Big Bang, cette formation de galaxies a commencé l'époque de la réionisation, éliminant le brouillard d'hydrogène opaque qui remplissait le cosmos à cette époque précoce.
"Toute l'histoire de l'Univers est issue de la réionisation", a déclaré Lehnert lors d'un point de presse en ligne. «La matière noire qui imprègne l'Univers a commencé à entraîner le gaz et a formé les premières galaxies. Lorsque les galaxies ont commencé à se former, elles ont réionisé l'Univers. »
UDFy-38135539 est environ 100 millions d'années-lumière plus loin que l'objet le plus éloigné précédent, un sursaut gamma.
L'étude de ces premières galaxies est extrêmement difficile, a déclaré Lehnert, car la faible lumière tombe principalement dans la partie infrarouge du spectre car sa longueur d'onde a été étirée par l'expansion de l'Univers - un effet connu sous le nom de décalage vers le rouge. Pendant moins d'un milliard d'années après le Big Bang, le brouillard d'hydrogène qui a imprégné l'Univers a absorbé la violente lumière ultraviolette des jeunes galaxies.
La nouvelle caméra grand champ 3 du télescope spatial Hubble de la NASA / ESA a découvert plusieurs objets candidats en 2009, et avec 16 heures d'observations à l'aide du VLT, l'équipe a pu détecter la très faible lueur de l'hydrogène lors d'un décalage vers le rouge de 8.6.
L'équipe a utilisé l'instrument spectroscopique infrarouge SINFONI sur le VLT et un temps d'exposition très long.
"Mesurer le décalage vers le rouge de la galaxie la plus éloignée jusqu'à présent est très excitant en soi", a déclaré la co-auteure Nicole Nesvadba (Institut d'Astrophysique Spatiale), "mais les implications astrophysiques de cette détection sont encore plus importantes. C'est la première fois que nous savons avec certitude que nous regardons l'une des galaxies qui a dégagé le brouillard qui avait rempli le tout premier Univers. »
L'une des choses surprenantes à propos de cette découverte est que la lueur de l'UDFy-38135539 ne semble pas assez forte à elle seule pour éliminer le brouillard d'hydrogène. «Il doit y avoir d'autres galaxies, probablement des compagnons voisins plus faibles et moins massifs de l'UDFy-38135539», a déclaré le co-auteur Mark Swinbank de l'Université de Durham, «ce qui a également contribué à rendre l'espace autour de la galaxie transparent. Sans cette aide supplémentaire, la lumière de la galaxie, aussi brillante soit-elle, aurait été piégée dans le brouillard d'hydrogène environnant et nous n'aurions pas pu la détecter. »
Sources: ESO, point de presse
