Détection des plus lumineuses galaxies de l'univers lointain

Grâce aux capacités combinées de plusieurs télescopes, des astronomes ont détecté des galaxies extrêmement lumineuses se dissimulant dans l'univers lointain. L'intense luminosité intrinsèque de ces galaxies est due à un taux exceptionnellement élevé de formation d'étoiles (1000 fois plus que dans notre Voie Lactée), mais la plus grande partie de cette lumière nous est masquée par la poussière et le gaz environnants et ne nous apparaît que dans l'infrarouge.

Les galaxies sont situées à environ 12 milliards d'années-lumière et ce sont les plus lumineuses et les plus massives jamais observées à cette distance. Les plus petites galaxies, plus obscures, sont beaucoup plus communes dans le jeune univers. Les scientifiques ont du mal à expliquer comment de telles galaxies puissent exister si tôt dans l'histoire de l'univers.


Les astronomes ont dû se livrer à un véritable jeu de cache-cache pour détecter ces objets. Les galaxies ont tout d'abord été repérées à l'aide de la caméra AzTEC du télescope James Clerk Maxwell. L'instrument a permis la découverte de plusieurs centaines de galaxies non encore décelées, et uniquement visibles aux longueurs millimétriques et submillimétriques.

Une équipe d'astronomes a réalisé des observations ultérieures de sept galaxies parmi les plus lumineuses dans une zone du ciel analysée par l'étude Cosmic Evolution Survey (COSMOS). Le réseau Smithsonian's Submillimeter Array a permis d'indiquer l'emplacement exact de chaque galaxie, permettant à l'équipe de confirmer que chacune des sources était bien une galaxie unique et non pas un regroupement de plusieurs galaxies plus faibles.

Une fois les emplacements précis connus, des observations supplémentaires ont été effectuées avec les télescope spatiaux Hubble et Spitzer, et avec le réseau de radiotélescopes du VLA. Hubble n'a pas détecté les galaxies, confirmant qu'elles sont enveloppées de poussières qui arrêtent la lumière visible. Spitzer (qui travaille dans l'infrarouge) a pu pénétrer la poussière et détecter directement des étoiles. Le VLA n'a pu détecter que les deux galaxies les plus proches.

En combinant ces mesures, les astronomes ont montré que cinq des sept galaxies AzTEC présentaient un décalage vers le rouge supérieur à 3 qui correspond à une distance de 12 milliards d'années-lumière. L'intense luminosité de ces galaxies dans l'infrarouge indique qu'elles sont en phase très active de formation d'étoiles, probablement causée par une multitude de collisions et de fusions intergalactiques.