Un amas de galaxies situé à environ 10,2 milliards d'années-lumière de la Terre a été découvert en combinant les données de l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA avec des télescopes optiques et infrarouges. L'amas, JKCS041, est l'amas de galaxies le plus éloigné jamais observé, et nous le voyons comme lorsque l'Univers n'avait que le quart de son âge actuel. La distance du cluster dépasse le précédent recordman d'environ un milliard d'années-lumière.
Les amas de galaxies sont les plus gros objets liés par gravitation dans l'Univers. Trouver une structure aussi grande à cette époque très précoce peut révéler des informations importantes sur la façon dont l'Univers a évolué à ce stade crucial.
JKCS041 est au bord du gouffre lorsque les scientifiques pensent que des amas de galaxies peuvent exister dans l'Univers primitif en fonction du temps qu'il leur faudra pour se réunir. Par conséquent, l'étude de ses caractéristiques - telles que la composition, la masse et la température - en révélera plus sur la façon dont l'Univers a pris forme.
"Cet objet est proche de la limite de distance attendue pour un amas de galaxies", a déclaré Stefano Andreon de l'Institut national d'astrophysique (INAF) à Milan, en Italie. "Nous ne pensons pas que la gravité peut fonctionner assez rapidement pour créer des amas de galaxies beaucoup plus tôt."
JKCS041 a été initialement détecté en 2006 dans une enquête du télescope infrarouge du Royaume-Uni (UKIRT). La distance au cluster a ensuite été déterminée à partir d’observations optiques et infrarouges d’UKIRT, du télescope Canada-France-Hawaii à Hawaï et du télescope spatial Spitzer de la NASA. Les observations infrarouges sont importantes car la lumière optique des galaxies à grande distance est déplacée dans les longueurs d'onde infrarouges en raison de l'expansion de l'univers.
Les données de Chandra étaient la dernière - mais cruciale - preuve car elles montraient que JKCS041 était, en effet, un véritable amas de galaxies. L'émission de rayons X étendue vue par Chandra montre que du gaz chaud a été détecté entre les galaxies, comme prévu pour un véritable amas de galaxies plutôt que celui qui a été pris en train de se former.
En outre, sans les observations aux rayons X, il était possible que cet objet ait pu être un mélange de différents groupes de galaxies le long de la ligne de visée, ou un filament, un long flux de galaxies et de gaz, vu de face. La masse et la température du gaz chaud détectées estimées à partir des observations de Chandra excluent ces deux alternatives.
L'étendue et la forme de l'émission de rayons X, ainsi que le manque d'une source radio centrale, plaident contre la possibilité que l'émission de rayons X soit causée par la diffusion de la lumière de fond micro-ondes cosmique par des particules émettant des ondes radio.
Il n'est pas encore possible, avec la détection d'un seul amas de galaxies extrêmement éloigné, de tester des modèles cosmologiques, mais des recherches sont en cours pour trouver d'autres amas de galaxies à des distances extrêmes.
"Cette découverte est passionnante, car c'est comme trouver un fossile de Tyrannosaurus Rex qui est beaucoup plus ancien que tout autre connu", a déclaré le co-auteur Ben Maughan, de l'Université de Bristol au Royaume-Uni. «Un fossile pourrait bien correspondre à notre compréhension des dinosaures, mais si vous en trouviez beaucoup plus, vous devriez commencer à repenser l'évolution des dinosaures. Il en va de même pour les amas de galaxies et notre compréhension de la cosmologie. »
Le détenteur du record précédent pour un amas de galaxies était à 9,2 milliards d'années-lumière, XMMXCS J2215.9-1738, découvert par XMM-Newton de l'ESA en 2006. Cela n'a battu le record de distance précédent que d'environ 0,1 milliard d'années-lumière, tandis que JKCS041 dépasse XMMXCS J2215 .9 par une dizaine de fois.
"Ce qui est passionnant dans cette découverte, c'est l'astrophysique qui peut être réalisée avec des études de suivi détaillées", a déclaré Andreon.
Parmi les questions que les scientifiques espèrent aborder en étudiant plus en détail JKCS041, mentionnons: à quoi ressemble l'accumulation d'éléments (comme le fer) dans un objet si jeune? Y a-t-il des signes que le cluster se forme encore? La température et la luminosité des rayons X d'un amas aussi éloigné sont-elles liées à sa masse de la même manière simple que pour les amas voisins?
Source: EurekAlert
