Le point rouge est HD1, la plus lointaine galaxie observée. Image: Wikimedia commons/Harikane et coll.
Des astronomes ont découvert la galaxie la plus lointaine de la Terre jamais répertoriée. Elle pourrait abriter les premières étoiles nées dans l’Univers.
Il y a bien longtemps, dans une galaxie lointaine, très lointaine… La phrase rituelle de La guerre des étoiles vient immédiatement à l’esprit lorsqu’on évoque HD1, la galaxie la plus distante jamais vue. Décrite en avril dernier dans l’Astrophysical Journal, elle se situe à 13,5 milliards d’années-lumière de la Terre. Cela signifie que la lumière qui nous arrive aujourd’hui d’HD1 a été émise il y a 13,5 milliards d’années, soit très peu de temps après le big bang. Un record !
La reculée HD1 pourrait donc abriter les étoiles parmi les plus anciennes de l’Univers, jamais observées jusqu’ici. Mais en savoir plus sur sa nature est délicat en raison de la distance qui nous sépare d’elle. « Avec des instruments puissants, nous pouvons capter sa lumière, assure Fabio Pacucci, astronome au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, qui a contribué à l’étude. Mais ce qui est plus compliqué, c’est de calculer précisément sa distance et surtout de définir son comportement. »
La découverte a été rendue possible grâce à plus de 1 200 heures d’observation sur toute une série de télescopes au Japon, au Chili et même dans l’espace avec le Spitzer. Ces instruments opèrent dans l’infrarouge, car la lumière émise il y a très longtemps est « étirée » par l’expansion de l’Univers ; la longueur d’onde de son rayonnement s’allonge, se décalant vers le rouge. Le degré de décalage est un indice crucial pour connaître la distance d’un objet et donc son âge.
Mais les instruments étant à la limite de leurs capacités, les astronomes doivent spéculer sur la nature exacte de ce coin du cosmos. Les modèles théoriques prédisent qu’HD1 devrait être très différente des galaxies qui se sont formées plus longtemps après le big bang, comme la Voie lactée. Il est admis notamment que les plus vieilles d’entre elles sont désordonnées et présentent plus rarement une forme en spirale comme chez nous, même si des contre-exemples existent.
De plus, l’Univers était à cette époque moins étendu et la matière se trouvait plus concentrée, ce qui a mené à la formation d’étoiles plus nombreuses et plus grosses. Et c’est le cas ici ! Les rares données exploitables révèlent qu’HD1 produit une quantité impressionnante d’étoiles. Encore plus que ce que prévoyaient les modèles les plus optimistes avec pas moins d’une centaine de nouveaux astres chaque année, soit 10 fois ce qui était attendu. À titre de comparaison, à peine trois par an maximum se forment dans la Voie lactée.
« Nous ne pouvons pas expliquer ce taux de formation incroyable, précise Fabio Pacucci, mais nous pensons qu’HD1 pourrait être au milieu d’une phase intense de sursauts durant laquelle les étoiles naissent à un rythme effréné. C’est ce qui arrive lorsque le gaz est présent en très grande quantité pour constituer des étoiles. » Ces étoiles primordiales seraient dépourvues de métaux et d’autres éléments lourds, peu présents à ce stade de l’Univers.
Grosse travailleuse, la galaxie HD1 se distingue aussi par sa forte luminosité dans l’ultraviolet, qui pourrait être expliquée par la pouponnière d’étoiles géantes. Mais il existe une autre théorie. « Il y a peut-être une source de rayons UV qui vient des environs d’un trou noir supermassif », avance Fabio Pacucci. Le problème, c’est que, pour arriver à ce niveau de rayonnement, il faudrait un trou noir 100 millions de fois plus massif que le Soleil. Ce qui en ferait le plus gros jamais observé si peu de temps après le big bang.
Ces suppositions sont théoriquement cohérentes et, pour s’assurer de leur véracité, les astronomes pourront compter sur le télescope James-Webb, beaucoup plus sensible dans l’infrarouge, qui pourra étudier de plus près cette galaxie. De là à y discerner des combats de Jedi ?
