Une nouvelle population de galaxies au fin fond de l'Univers
Publié par Michel le 12/07/2007 à 00:00
Une équipe internationale d'astronomes, à laquelle participe un chercheur du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, semble avoir trouvé une nouvelle population de galaxies dont la lumière aurait mis plus de 13 milliards d'années à nous parvenir. Cette découverte, utilisant l'effet de mirage gravitationnel (Les lentilles gravitationnelles déforment l'image que l'on reçoit d'un objet astronomique comme une galaxie.), mettrait en évidence l'existence de galaxies alors que l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) n'était âgé que de 500 millions d'années.

300 000 ans après le Big-Bang (Le Big Bang[1] désigne l’époque dense et chaude qu’a connue l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui...), l'Univers en expansion est devenu transparent au rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) lumineux. Mais aucune étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) ne brillait encore, et c'est pourquoi les astronomes nomment cette époque "les Ages Sombres". La découverte des premières étoiles et des premières galaxies qui commencèrent à briller dans l'Univers est l'un des objectifs majeurs des cosmologues et motive la construction des futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) télescopes comme le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi...) européen ELT (Extremely Large Telescope) et le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre de ne pas être...) JWST (voir notre news (NeWS est un système de fenêtrage conçu par James Gosling (qui a contribué à Java) et introduit par Sun Microsystems à la fin des années 1980 n'a pas connu de...)). Ces recherches constituent un élément essentiel pour nous permettre de comprendre comment notre Univers s'est formé et évolue au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

En attendant de pouvoir utiliser les futurs instruments d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...), les astronomes ont recours à des techniques faisant appel à des phénomènes naturels et aux lois fondamentales de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien,...). L'une d'entre elles utilise l'effet de mirage gravitationnel prédit par Einstein et amplement vérifié depuis. D'après la relativité générale (La relativité générale, fondée sur le principe de covariance générale qui étend le principe de relativité aux référentiels non-inertiels, est une...), la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) est déviée par le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) gravitationnel. Au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales...) d'un champ gravitationnel fort, comme celui des amas de galaxies les plus massifs de l'Univers, la lumière provenant d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui...) lointain est donc fortement déviée. Si l'objet lointain, l'amas de galaxies et l'observateur sont alignés, ce dernier voit un arc lumineux. Cet arc correspond en réalité à la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de...) de plusieurs images de l'objet lointain. Ces images sont déformées, et ce qui intéresse surtout les astronomes, elles sont amplifiées. La lumière provenant de l'objet lointain est ainsi focalisée comme au travers d'un télescope, ce qui permet de l'observer alors qu'il resterait autrement invisible.


Les astronomes ont utilisé des amas de galaxie (au milieu) comme des télescopes naturels
pour amplifier la lumière émise par des galaxies extrêmement lointaines (en haut à droite),
correspondant à une époque où l'Univers n'était âgé que de 500 millions d'années

Une équipe internationale d'astronomes a utilisé cette technique en observant les amas de galaxies les plus efficaces en termes d'agrandissement apparent, avec l'un des plus puissants télescopes au monde (Le mot monde peut désigner :): le télescope Keck de 10m de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer qu'une valeur...), situé à 4200m au sommet du Mauna Kea à Hawaii et équipé du spectrographe NIRSPEC. Pendant 3 ans, 9 amas de galaxies ont été scrutés en détail. Les astronomes, dont Jean-Paul Kneib, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) au Laboratoire d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...) de Marseille, auraient identifié 6 jeunes galaxies formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la...) activement des étoiles, à une distance de 13 milliards d'années-lumière. Ceci correspond à l'époque où l'Univers n'avait que 500 millions d'années, soit moins de 4% de son âge actuel.

S'assurer que cette nouvelle population de galaxies a été identifiée de façon non ambiguë est excessivement difficile à de telles distances, malgré de très nombreux tests réalisés cette dernière année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) par l'équipe d'astronomes avec les meilleurs télescopes actuels. Cependant, de vieilles populations d'étoiles ont été identifiées dans d'autres galaxies un peu plus âgées que celles-ci. D'après les scientifiques, on peut donc raisonnablement penser qu'au moins une partie des galaxies identifiées est effectivement réelle.

Le grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de galaxies trouvées semble indiquer qu'il existait à cette époque une grande population de galaxies intrinsèquement peu brillantes. Le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière...) ionisant de cette nouvelle population de galaxies serait suffisant pour expliquer le phénomène de ré-ionisation de l'Univers (ionisation des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) neutre du milieu intergalactique) qui marqua la fin des "Ages Sombres".

Source: CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / INSU
Source: © Kneib. Ellis. Caltech Digital Media Center
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