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  • La lumière de la galaxie la plus lointaine que l’on connaisse a perçé le brouillard cosmique

    Posté le 31 octobre 2013

    Galaxie_z8_GND_5296La galaxie z8_GND_5296, qui se situe maintenant à 30 milliards d’années-lumière de la Terre, est la plus proche de l’âge sombre cosmique, une période pendant laquelle l’espace était rempli de gaz d’hydrogène neutre. Cette époque a duré pendant quelques centaines de millions d’années après le Big Bang, jusqu’à ce que les premières étoiles et galaxies commencent à émettre de la lumière. Alors qu’elles venaient à la vie, ce brouillard s’est dissipé en s’ionisant graduellement, mais nous ne savons pas exactement quand ce processus a débuté et combien de temps il a duré.

    Une des façons de le savoir est de repérer des galaxies de différentes ères cosmiques et de comprendre quelle fraction neutre de gaz est à chacune, explique Steven Finkelstein, astrophysicien de l’University du Texas à Austin et co-auteur du papier publié dans Nature.

    La lumière de la galaxie z8_GND_5296 a un redshift (décalage vers le rouge de la longueur d’onde de la lumière alors qu’elle se déplace dans l’Univers en expansion) record de 7.51. Environ 100 galaxies semblent avoir un redshift de 7 ou plus, indiquant qu’elles se sont formées pendant les 770 premières millions d’années après le Big Bang. Seulement quelques unes d’entre elles ont eu leur distance confirmée par le redshift de leur spectre, ce qui est presque toujours fait en utilisant une raie spectrale appelée Lyman alpha. La lumière de cette longueur d’onde est généralement la plus lumineuse émise par des atomes d’hydrogène et peut être absorbée ou diffusée par n’importe quel atome d’hydrogène qu’elle frappe.

    Il y a relativement peu de galaxies de cette époque qui ont des raies lyman alpha détectables, ce qui pourrait être une indication de gaz neutre entourant les galaxies à des redshifts de 7 ou plus d’après Steven Finkelstein. Il explique que la difficulté qu’ils ont eu pour détecter cette raie de Lyman alpha, et la difficulté croissante dès qu’ils essayent d’aller plus loin pourrait être un signe qu’on approche de cette ère de réionisation.

    Si c’est le cas, comment la lumière de z8_GND_5296 a pu percer ce brouillard ? Une des possibilités est qu’elle a ionisé ses environs immédiats, créant un passage pour que les photons puissent s’échapper de ce brouillard. En effet, sa couleur et luminosité suggèrent qu’elle a formé des étoiles à un taux énorme de 330 masses solaires par an. C’est un taux environ 30 fois plus élevé que prévu, ce qui suggère qu’aux débuts de l’Univers les nurseries stellaires actives ont pu être plus répandues que ce que l’on pensait.

    Trouver d’autres galaxies à des distances similaires sera difficile car leurs raies Lyman alpha ont été décalées vers des longueurs d’onde infrarouges similaires à celles produites dans l’atmosphère terrestre. Finkelstein espère en repérer peut-être 20 de plus en utilisant le spectrographe de l’observatoire de Keck à Hawaii. Mais de futurs télescopes comme le télescope spatial James Webb (JWST), qui devrait être lancé en 2018, pourraient faire mieux.

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