Lorsque l'univers avait environ 350 millions d'années, il faisait noir :il n'y avait ni étoiles ni galaxies, seulement du gaz neutre—principalement de l'hydrogène—le résidu du Big Bang. Cette période brumeuse a commencé à s'éclaircir alors que les atomes se sont regroupés pour former les premières étoiles et les premiers quasars, provoquant l'ionisation du gaz et le déplacement libre des photons à haute énergie dans l'espace.

Cette époque, appelée l'époque de la "réionisation", a duré environ 370 millions d'années et les premières grandes structures de l'univers apparaissent sous la forme de groupes ou d'amas de galaxies.

Une équipe internationale d'astronomes regroupés dans le consortium LAGER (Lyman Alpha Galaxies in the Epoch of Reionization), intégré par Leopoldo Infante, Directeur de l'observatoire de Las Campanas de Carnegie, et le chercheur postdoctoral Jorge González-López, découvert l'amas de galaxies à haute densité le plus éloigné, ou protocluster, jamais observé. Cette étude, Publié dans Astronomie de la nature , ouvre de nouvelles voies pour comprendre l'évolution des régions de haute densité de l'univers et des galaxies qui les composent.

"Nous avons trouvé un protoamas observé lorsque l'univers avait moins de 6 pour cent de son âge actuel, vers la fin de la période de réionisation. C'est le protocluster le plus éloigné confirmé à ce jour par spectroscopie. Une estimation de la masse impliquée suggère que pour l'époque actuelle, ce serait un amas massif de galaxies semblable au célèbre amas de Coma dans l'univers voisin, " expliqua Infante.

La caméra à énergie noire (DECam), monté sur le télescope Victor M. Blanco de 4 mètres à l'Observatoire interaméricain de Cerro Tololo (CTIO), qui est un programme du NOIRLab de NSF et est situé au Chili, a été utilisé pour effectuer la recherche.

La confirmation des galaxies candidates a ensuite été obtenue avec des spectres obtenus avec les télescopes Magellan de 6,5 mètres de l'observatoire de Las Campanas, avec une réduction et une analyse minutieuses des données.

Les conditions du ciel à l'observatoire de Las Campanas, Infante a souligné, permettre une profondeur, observations à haute résolution d'objets très faibles.

"Les télescopes de Magellan, avec leurs optiques actives et leurs spectrographes extrêmement sensibles, permettent d'observer des galaxies dont la lumière a été émise dès 750 millions d'années après le Big Bang, " insista Infante.

L'enquête LAGER cherche à comprendre la physique à l'heure de la réionisation, mais dans le contexte de la formation et de l'évolution des galaxies.

"Cette recherche est importante car elle établit les conditions de la matière dans l'univers au moment de la réionisation, quand les galaxies se sont formées. La découverte du protoamas permet non seulement d'étudier des galaxies individuelles, mais aussi pour comprendre comment les amas et les structures se forment dans l'univers. À la fois, il révèle les conditions initiales de formation des structures, " ajouta Infante.

Jusque là, l'étude LAGER a découvert des dizaines de galaxies dont la lumière a été émise lorsque l'univers avait environ 750 millions d'années. Pour comprendre les conditions physiques de la matière dans l'univers à ces âges, les chercheurs doivent multiplier le nombre de galaxies observées par un facteur d'au moins 10.

"Nous continuerons à examiner davantage de ces galaxies à l'aide des télescopes Blanco de 4 mètres et Magellan de 6,5 mètres jusqu'à ce que nous atteignions la précision statistique nécessaire. Nous sommes convaincus que dans le processus, nous trouverons de nombreux autres objets intéressants comme le protoamas découvert dans ce travail, " a conclu le directeur de LCO.