Distance de la galaxie connue la plus éloignée

Les astronomes ont mesuré plus précisément la distance à la galaxie la plus ancienne et la plus éloignée jamais découverte. La lumière qu'ils voient a quitté une galaxie connue sous le nom de GN-z11 il y a environ 13,4 milliards d'années, lorsque l'univers était un «petit enfant cosmique» et que la galaxie marque le bord même de l'univers observable.

Regarder dans l'espace, c'est regarder dans le temps. La vitesse de la lumière est constante, c'est-à-dire que lorsque nous regardons un objet situé, par exemple, à 100 années-lumière de nous, nous le voyons tel qu'il était il y a 100 ans.

Ainsi, si nous étudions des objets à des milliards d'années-lumière de nous, nous pouvons avoir une idée de ce à quoi ressemblait l'univers dans ses premières années.

Maintenant, une équipe internationale d'astronomes a poussé cela à sa conclusion logique, mesurant la distance de la galaxie la plus éloignée connue plus précisément que jamais.

D'une part, GN-z11 est à 13,4 milliards d'années-lumière, nous voyons donc ce qui s'est passé à peine 420 millions d'années après le Big Bang. À cette époque, l'âge de l'univers n'était que de trois pour cent du présent, ce qui faisait de cette galaxie la plus ancienne jamais observée.

Mais cette distance ne raconte pas toute l'histoire. Sa distance réelle est en fait plus proche de 32 milliards d'années-lumière, ce qui provoque un paradoxe évident. Comment pouvons-nous voir la lumière à 32 milliards d'années-lumière alors que l'univers n'a que 13,8 milliards d'années? Voyager léger à vitesse constante ne devrait pas avoir assez de temps pour voyager aussi longtemps.

L'explication est que l'univers se développe à un rythme accéléré. Cela élargit les longueurs d'onde de la lumière des galaxies éloignées afin qu'elles se déplacent vers l'extrémité rouge du spectre lumineux, un phénomène connu sous le nom de redshift (la vitesse de récession ou vitesse radiale de la galaxie GN-z11 est d'environ 295000 km / s - plus de 0,98 sur la vitesse de la lumière).

Le décalage vers le rouge agit comme un multiplicateur de distance et est appelé z dans les équations. Pour cette nouvelle étude, les astronomes ont mesuré le décalage vers le rouge du GN-z11 plus précisément que dans les travaux précédents en étudiant la lumière ultraviolette de la galaxie et en affinant l'allongement de certaines signatures chimiques appelées lignes d'émission.

«Nous nous sommes penchés spécifiquement sur la lumière ultraviolette parce que c'est la région du spectre électromagnétique où nous nous attendions à trouver des signatures chimiques de décalage vers le rouge», explique Nobunari Kashikawa, auteur de l'étude.

Le télescope spatial Hubble a détecté une signature sur le spectre GN-z11 à plusieurs reprises. Cependant, même Hubble ne peut pas résoudre les lignes de lumière ultraviolette autant que nous en avons besoin. Par conséquent, nous nous sommes tournés vers un spectrographe au sol plus moderne, un instrument de mesure des raies d'émission appelé MOSFIRE, installé sur le télescope Keck I à Hawaï.

En utilisant cet instrument, les astronomes ont pu mesurer le décalage vers le rouge de la galaxie 100 fois plus précisément que les mesures précédentes et ont déterminé sa valeur z à 10,957, contre 11,09 dans les études précédentes. Cela confirme la preuve que GN-z11 est la galaxie la plus éloignée et la plus ancienne jamais observée, et se trouve juste à la limite de l'univers observable.

Les futurs télescopes pourront retrouver les ancêtres de ces galaxies à décalage vers le rouge plus élevées et explorer l'ère spatiale au début de la réionisation.

L'étude a été publiée dans la revue Nature Astronomy.