Les scientifiques ont repéré la galaxie la plus éloignée de tous les temps

Une équipe internationale d’astronomes, dont des chercheurs du Centre d’astrophysique | Harvard & Smithsonian, a repéré l’objet astronomique le plus éloigné de tous les temps : une galaxie.

Baptisée HD1, la galaxie candidate se trouve à quelque 13,5 milliards d’années-lumière et est décrite jeudi dans le Journal astrophysique. Dans un article d’accompagnement publié dans le Avis mensuels des lettres de la Royal Astronomical Society, les scientifiques ont commencé à spéculer sur ce qu’est exactement la galaxie.

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

« Répondre à des questions sur la nature d’une source si éloignée peut être difficile », déclare Fabio Pacucci, auteur principal du MNRAS étude, co-auteur de l’article de découverte sur 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 au loin à terre, avec le navire au milieu d’un coup de vent et d’un épais brouillard. 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 invraisemblables. »

HD1 est extrêmement brillant dans la lumière ultraviolette. Pour expliquer cela, « certains processus énergétiques s’y produisent ou, mieux encore, se sont produits il y a quelques milliards d’années », explique Pacucci.

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

C’est à ce moment-là 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 étoiles de la population III, alors ses propriétés pourraient être expliquées plus facilement. En fait, les étoiles de la population III sont capables de produire plus de lumière UV que les étoiles normales, ce qui pourrait clarifier l’extrême luminosité ultraviolette de HD1. »

Un trou noir supermassif pourrait cependant aussi expliquer l’extrême luminosité de HD1. Comme il engloutit d’énormes quantités de gaz, des photons de haute énergie peuvent être émis par la région autour du trou noir.

Si tel est le cas, il s’agirait de loin du premier trou noir supermassif connu de l’humanité, observé beaucoup plus près dans le temps du Big Bang par rapport au détenteur actuel 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 co-auteur du MNRAS étude. « Il brise le redshift de quasar le plus élevé jamais enregistré par un facteur de près de 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.

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

L’équipe a ensuite effectué des observations de suivi à l’aide de l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) pour confirmer la distance, qui est de 100 millions d’années-lumière plus loin que GN-z11, l’actuel détenteur 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 lointaine et la plus ancienne jamais enregistrée.

Les mêmes observations permettront à l’équipe d’approfondir 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, un trou noir dans HD1 a dû se développer à partir d’une graine massive à un rythme sans précédent », déclare Loeb. « Une fois de plus, la nature semble être plus imaginative que nous. »