La galaxie la plus ancienne connue offre des indices sur l’univers primordial

De Will Dunham

WASHINGTON (Reuters) – Les astronomes ont découvert ce qui pourrait être la galaxie la plus ancienne et la plus éloignée jamais observée, celle qui s’est formée relativement peu de temps après l’événement Big Bang qui a marqué l’origine de l’univers et qui pourrait être peuplée par la nouvelle première génération d’étoiles.

La galaxie, appelée HD1, date d’un peu plus de 300 millions d’années après le Big Bang qui s’est produit il y a environ 13,8 milliards d’années, ont annoncé jeudi des chercheurs. Les observations suggèrent que HD1 a formé des étoiles à un rythme effarant – peut-être environ 100 nouvelles étoiles par an – ou abritait plutôt ce qui serait le premier trou noir supermassif connu, ont-ils ajouté.

En raison du temps qu’il faut à la lumière pour parcourir d’immenses distances – 5,9 billions de miles (9,5 billions de kilomètres) en un an – observer des objets tels que HD1 revient à remonter le temps. Si les données sont confirmées par de futures observations, HD1 supplantera celle appelée GN-z11 comme la plus ancienne galaxie connue d’environ 100 millions d’années. HD1 serait considérée comme l’entité astronomique la plus ancienne et la plus connue.

Les chercheurs ont utilisé les données des télescopes d’Hawaï et du Chili et du télescope spatial Spitzer en orbite. Ils espèrent obtenir plus de clarté en utilisant le télescope spatial James Webb, qui devrait devenir opérationnel quelques mois après son lancement par la NASA en décembre.

“Les informations d’observation sur HD1 sont limitées et d’autres propriétés physiques restent un mystère, notamment sa forme, sa masse totale et sa métallicité”, a déclaré l’astrophysicien de l’Université de Tokyo Yuichi Harikane, auteur principal de la recherche détaillant la découverte publiée dans l’Astrophysical Journal.

La métallicité fait référence à la proportion de matière autre que les gaz hydrogène et hélium qui étaient présents dans l’univers primordial.

“La difficulté est que c’est presque la limite des capacités des télescopes actuels en termes de sensibilité et de longueur d’onde”, a ajouté Harikane.

Les galaxies sont de vastes assemblages d’étoiles et de matière interstellaire liés par l’attraction gravitationnelle, comme la Voie lactée dans laquelle réside notre système solaire. Les premières galaxies, apparues 100 à 150 millions d’années après le Big Bang, étaient moins massives et plus denses que celles qui existent aujourd’hui, avec beaucoup moins d’étoiles.

Les chercheurs ont déclaré que HD1, avec une masse peut-être 10 milliards de fois supérieure à celle de notre soleil, pourrait avoir été peuplée de la toute première génération d’étoiles. Ces étoiles dites de Population III sont supposées être extrêmement massives, lumineuses, chaudes et de courte durée, composées presque exclusivement d’hydrogène et d’hélium.

“Après le Big Bang, certaines régions de l’espace ont fini par être plus denses que d’autres, et cela a attiré progressivement plus de matière. Cet effet a créé de grandes concentrations de gaz, dont certaines se sont effondrées pour former des étoiles”, a déclaré l’astrophysicien Fabio Pacucci du Centre d’astrophysique. -Harvard & Smithsonian, auteur principal d’une étude connexe https://academic.oup.com/mnrasl/advance-article-abstract/doi/10.1093/mnrasl/slac035/6564647?redirectedFrom=fulltext dans la revue Monthly Notices of the Lettres de la Société royale d’astronomie.

Les éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium étaient absents dans les premiers stades de l’univers, forgés plus tard à l’intérieur des premières étoiles, puis rejetés dans l’espace interstellaire lorsqu’ils ont explosé à la fin de leur cycle de vie.

On a observé que HD1 possédait une luminosité ultraviolette extrême. Les étoiles de la population III pourraient émettre plus de lumière UV que les étoiles ordinaires, HD1 pouvant “subir une explosion d’étoiles très abrupte”, a déclaré Pacucci.

Une autre explication de la luminosité UV pourrait être un trou noir supermassif environ 100 millions de fois plus massif que notre soleil situé à l’intérieur de HD1, a ajouté Pacucci. De nombreuses galaxies, dont la Voie lactée, contiennent des trous noirs supermassifs en leur centre. Jusqu’à présent, la plus ancienne d’entre elles était datée d’environ 700 millions d’années après le Big Bang.

Les premières étoiles et galaxies ont ouvert la voie à celles qui existent aujourd’hui.

“Les premières galaxies … étaient un millionième de la masse de la Voie lactée et beaucoup plus denses. Une façon de les considérer est comme les éléments constitutifs du projet de construction des galaxies actuelles, comme notre propre Voie lactée”, Harvard Avi Loeb, physicien théoricien universitaire et co-auteur de l’étude.

(Reportage par Will Dunham; Montage par Lisa Shumaker)

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