Cette nouvelle image de la campagne Hubble Ultra Deep Field (HUDF) 2012 révèle une population jusque-là invisible de sept galaxies lointaines, qui sont observées telles qu'elles sont apparues dans une période de 350 millions à 600 millions d'années après le Big Bang. Ellis (Caltech) et l'équipe UDF 2012
Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA ont repéré certaines des galaxies les plus lointaines, les plus sombres et les plus anciennes jamais détectées dans une nouvelle enquête. Les images, prises avec la caméra grand champ 3 de Hubble (WFC 3), remontent dans le temps par rapport à toute observation Hubble précédente, fournissant des informations sur les conditions de l'Univers primitif.
"C'est comme une version scientifique de l'histoire de la Genèse", a déclaré l'astronome Avi Loeb de l'Université de Harvard.
Les sept galaxies éloignées représentent une population de galaxies jamais vue auparavant qui s'est formée il y a plus de 13 milliards d'années, lorsque l'Univers avait moins de 3% de son âge actuel. Dans ces images les plus profondes à ce jour de Hubble, les astronomes ont pu prélever un échantillon de la quantité de galaxies à l'époque. Les résultats montrent une baisse en douceur du nombre de galaxies avec une augmentation du temps de retour à environ 450 millions d'années après le Big Bang.
Les données fournissent le premier recensement fiable de cette période inexplorée de l'histoire cosmique, selon les scientifiques. Alors que les astronomes regardent encore plus profondément dans l'Univers, les nombres de galaxies semblent chuter doucement, ce qui les amène à croire que «l'aube cosmique» était progressive, pas un événement dramatique.
"Les observations de la rémanence des micro-ondes du Big Bang nous indiquent que la réionisation s'est produite il y a plus de 13 milliards d'années", a déclaré Brant Robertson de l'Université de l'Arizona à Tucson, membre de l'équipe d'enquête. «Nos données confirment que la réionisation était un processus de longue haleine se produisant sur plusieurs centaines de millions d'années, les galaxies construisant lentement leurs étoiles et leurs éléments chimiques. Il n'y a pas eu un seul moment dramatique où les galaxies se sont formées; c'était un processus graduel. »
Ces galaxies ont été trouvées dans le cadre d'un levé Hubble ambitieux d'une zone de ciel étudiée intensivement connue sous le nom d'Ultra Deep Field (UDF), qui a été prise à l'origine en 2003-2004, se concentrant sur une petite zone du ciel dans la constellation Fornax . Dans la nouvelle campagne 2012, appelée UDF 2012, une équipe d'astronomes dirigée par Richard Ellis du California Institute of Technology a utilisé le WFC3 pour scruter plus profondément dans l'espace dans une lumière proche infrarouge que toute observation Hubble précédente. Les observations ont été faites sur une période de six semaines en août et septembre 2012, et les premiers résultats scientifiques apparaissent désormais dans une série d'articles scientifiques. L'équipe UDF 2012 publie publiquement ces données uniques, après les avoir préparées pour que d'autres groupes de recherche puissent les utiliser.
"Hubble est en train de réaliser une science formidable", a déclaré John Grunsfeld, ancien astronaute et administrateur associé de la NASA pour la science, lors d'un briefing sur la nouvelle enquête. "C'est une histoire d'origines, où nous retournons au début, aux premières étoiles apparues dans l'Univers. Cela confirme que lorsque nous mettrons en ligne le télescope spatial James Webb, il aura beaucoup à voir et beaucoup à faire. »
Le télescope spatial James Webb devrait être lancé en 2018.
Les astronomes ont détecté sept galaxies dans la période 400-600 millions d'années après le Big Bang. Tous extrêmement éloignés, ils variaient en distance avec des décalages vers le rouge de 8,6 à près de 12.
Les astronomes étudient l'univers lointain dans la lumière proche infrarouge car l'expansion de l'espace étire la lumière ultraviolette et visible des galaxies dans les longueurs d'onde infrarouges, un phénomène appelé «redshift». Plus une galaxie est éloignée, plus son décalage vers le rouge est élevé.
Notamment, l'une des galaxies pourrait être un record de distance, observé 380 millions d'années après la naissance de notre univers lors du Big Bang, correspondant à un décalage vers le rouge de 11,9. Il s'agit de la galaxie UDFj-39546284, qui a été précédemment détectée et a été initialement suggérée comme l'objet le plus éloigné jamais trouvé il y a près de deux ans par Hubble. Des observations ultérieures l'ont mis à un décalage vers le rouge de 10,3, mais les observations nouvellement affinées l'ont mis encore plus loin.
Une chronologie de l'Univers et nos observations de celui-ci. Crédit: University of Arizona.
Les scientifiques pensent que l'univers a commencé avec le Big Bang il y a environ 13,7 milliards d'années. L'hydrogène s'est formé environ 400 000 ans plus tard, mais sans étoiles, l'espace-temps était sombre. Environ 200 millions d'années plus tard, les nuages d'hydrogène se sont effondrés formant les premières étoiles et galaxies; ce que les astronomes appellent «l'aube cosmique». La lumière de ces nouvelles étoiles a commencé à décomposer l'hydrogène en protons et électrons pendant une période appelée réionisation cosmique. Dans l'univers actuel, les scientifiques voient des galaxies croître en masse et en taille avec la synthèse d'éléments, conduisant à la formation de molécules complexes comprenant les composants pour créer la vie. Notre Soleil et notre système solaire se sont formés il y a un peu plus de 4 milliards d'années.
«L'équipe a poussé Hubble à ses limites. C'est probablement le dos le plus éloigné que Hubble puisse regarder, selon le chef de l'étude, Richard Ellis. «Nous poussons Hubble bien au-delà de ce pour quoi il a été conçu.»
En savoir plus sur les résultats et la campagne HUDF 2012 sur le HubbleSite.
Lire le document de l'équipe: L'abondance des galaxies formatrices d'étoiles dans la gamme Redshift 8.5 à 12: Nouveaux résultats de la campagne Hubble Ultra Deep Field 2012
Sources supplémentaires: CalTech ESA Hubble
