Des astronomes repèrent la galaxie la plus lointaine jamais vue

La galaxie nouvellement découverte, nommée HD1, existait alors que l’Univers n’avait que 330 millions d’années.

HD1 (objet rouge). Crédit image : Harikane et al., arXiv : 2112.09141.

“Observer la première formation de galaxies est l’un des principaux objectifs de l’astronomie moderne”, a déclaré le Dr. Fabio Pacucci, astronome au Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics et à la Black Hole Initiative de l’Université de Harvard, et ses collègues.

“L’une des approches les plus simples pour atteindre cet objectif consiste à observer la formation de galaxies directement dans l’Univers primordial.”

“Les grands télescopes actuellement en fonctionnement ont jusqu’à présent révélé les objets les plus éloignés”, ont-ils ajouté.

“Ces objets à décalage vers le rouge les plus élevés ont posé diverses questions intéressantes pour l’astronomie. Par exemple, les quasars les plus éloignés à redshift z > 7 posaient un sérieux problème pour former des trous noirs aussi massifs qu’un milliard de masses solaires dans le temps cosmique limité. »

“Ainsi, la recherche des objets les plus éloignés n’est pas seulement la frontière la plus simple de la connaissance des êtres humains, mais a également un grand pouvoir pour révéler la physique de la formation de divers objets dans l’Univers primordial.”

HD1 est située à environ 13,5 milliards d’années-lumière et pourrait abriter les étoiles les plus anciennes de l’Univers.

“HD1 est extrêmement brillant dans la lumière ultraviolette”, a déclaré le Dr. dit Pacucci.

“Certains processus énergétiques s’y produisent ou, mieux encore, se sont produits il y a quelques milliards d’années.”

Au début, le Dr. Pacucci et ses collègues 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 produites par HD1, ils ont obtenu un taux incroyable – HD1 formerait plus de 100 étoiles chaque année. C’est au moins 10 fois plus que ce que nous attendons pour ces galaxies.

C’est à ce moment-là que les astronomes ont 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 le Dr. dit Pacucci.

“Si nous supposons que les étoiles produites dans HD1 sont ces premières étoiles, ou 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 la luminosité ultraviolette extrême de HD1.”

La chronologie affiche les premières galaxies candidates et l'histoire de l'Univers.  Crédit image : Harikane et al., Fichier : 2112.09141 / NASA / EST / P. Oesch / Yale University.

La chronologie affiche les premières galaxies candidates et l’histoire de l’Univers. Crédit image : Harikane et al., dossier : 2112.09141 / NASA / EST / P. Oesch / Université de Yale.

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, ce serait de loin le premier trou noir supermassif connu de l’humanité, observé beaucoup plus près dans le temps du Big Bang par rapport à GN-z11, l’actuel détenteur du record de la galaxie la plus éloignée.

“HD1 représenterait un bébé géant dans la salle d’accouchement de l’Univers primordial”, a déclaré le professeur Avi Loeb, astronome au Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.

“Il brise le redshift de quasar le plus élevé jamais enregistré par un facteur de près de deux, un exploit remarquable.”

La découverte est décrite dans deux articles publiés dans le Journal astrophysique et le Avis mensuels des lettres de la Royal Astronomical Society.

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Yuichi Harikane et al. 2022. A Search for H-Dropout Lyman Break Galaxies à z ~ 12-16. ApJdans la presse; arXiv : 2112.09141

Fabio Pacucci et al. 2022. Les sources d’abandon z∼13 nouvellement découvertes sont-elles des galaxies ou des quasars ? MNRASLdans la presse; arXiv : 2201.00823

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