Les astronomes de l'Université du Texas à Austin ont mis au point une nouvelle technique pour découvrir les galaxies les plus faibles jamais vues dans l'univers primitif – 10 fois plus faibles que toutes celles vues auparavant. Ces galaxies aideront les astronomes à sonder un peu compris, mais période importante dans l'histoire cosmique. Leur nouvelle technique permet de sonder le temps un milliard d'années après le Big Bang, quand le début, l'univers sombre a été inondé de la lumière des premières galaxies.

Rachael Livermore et Steven Finkelstein du département d'astronomie de l'UT Austin, avec Jennifer Lotz du Space Telescope Science Institute, est allé à la recherche de ces galaxies faibles dans les images de l'enquête Frontier Fields du télescope spatial Hubble.

"Ces galaxies sont en fait extrêmement communes, " Livermore a déclaré. " C'est très satisfaisant de pouvoir les trouver. "

Ces faibles, les premières galaxies ont donné naissance à l'époque de la réionisation, lorsque le rayonnement énergétique qu'ils ont émis a bombardé le gaz entre toutes les galaxies de l'univers. Cela a fait perdre aux atomes de ce gaz diffus leurs électrons (c'est-à-dire devenir ionisé).

Finkelstein a expliqué pourquoi il est si important de trouver ces galaxies faibles. "Nous savions à l'avance que pour que notre idée de la réionisation alimentée par la galaxie fonctionne, il devait y avoir des galaxies cent fois plus faibles que ce que l'on pouvait voir avec Hubble, " il a dit, "et ils devaient être vraiment, C'est pourquoi le programme Hubble Frontier Fields a été créé, il a dit.

Lotz dirige le projet Hubble Frontier Fields, l'un des plus grands du télescope à ce jour. Dedans, Hubble a photographié plusieurs grands amas de galaxies. Ceux-ci ont été sélectionnés pour tirer parti de leur masse énorme qui provoque un effet optique utile, prédit par Albert Einstein. L'immense gravité d'un amas de galaxies courbe l'espace, qui magnifie la lumière des galaxies plus éloignées derrière elle alors que cette lumière se déplace vers le télescope. Ainsi l'amas de galaxies agit comme une loupe, ou une "lentille gravitationnelle, " permettant aux astronomes de voir ces galaxies plus éloignées, celles qu'ils ne seraient normalement pas en mesure de détecter, même avec Hubble.

Même à ce moment là, bien que, les galaxies lentilles n'étaient encore qu'à l'aube de ce que Hubble pouvait détecter.

"La principale motivation du projet Frontier Fields était de rechercher ces galaxies extrêmement faibles au cours de cette période critique de l'histoire de l'univers, " dit Lotz. " Cependant, la principale difficulté avec l'utilisation des amas de Frontier Field comme une loupe supplémentaire est de savoir comment corriger la contamination due à la lumière des amas de galaxies."

Livermore précise :« Le problème est, vous essayez de trouver ces choses vraiment faibles, mais vous regardez derrière ces choses vraiment brillantes. Les galaxies les plus brillantes de l'univers sont en amas, et ces amas de galaxies bloquent les galaxies de fond que nous essayons d'observer. Donc, ce que j'ai fait, c'est trouver une méthode pour supprimer les amas de galaxies" des images.

Sa méthode utilise la modélisation pour identifier et séparer la lumière des galaxies de premier plan (les galaxies en amas) de la lumière provenant des galaxies d'arrière-plan (les plus éloignées, galaxies à lentilles).

Selon Lotz, "Ce travail est unique dans son approche pour éliminer cette lumière. Cela nous a permis de détecter des galaxies plus nombreuses et plus faibles que celles observées dans les études précédentes, et d'atteindre l'objectif principal de l'enquête Frontier Fields. »

Livermore et Finkelstein ont utilisé la nouvelle méthode sur deux des amas de galaxies du projet Frontier Fields :Abell 2744 et MACS 0416. Cela leur a permis d'identifier les galaxies faibles observées lorsque l'univers avait environ un milliard d'années, moins de 10 pour cent de son âge actuel - des galaxies 100 fois plus faibles que celles trouvées dans le champ ultra-profond de Hubble, par exemple, qui est l'image la plus profonde du ciel nocturne jamais obtenue.

Leurs observations ont montré que ces galaxies faibles sont extrêmement nombreuses, cohérent avec l'idée qu'un grand nombre de galaxies extrêmement faibles étaient la principale source d'énergie derrière la réionisation.

Il reste quatre clusters Frontier Fields, et l'équipe prévoit de tous les étudier avec la méthode de Livermore. Dans le futur, elle a dit, ils aimeraient utiliser le télescope spatial James Webb pour étudier des galaxies encore plus faibles.

L'ouvrage est publié dans un numéro récent de la Journal d'astrophysique .