Les astronomes utilisant le Grand Télescope Millimétrique (LMT), qui est exploité conjointement par l'Université du Massachusetts Amherst et l'Instituto Nacional de Astrofísica du Mexique, Óptica y Electrónica, rapport aujourd'hui dans Astronomie de la nature qu'ils ont détecté le deuxième poussiéreux le plus éloigné, galaxie de formation d'étoiles jamais trouvée dans l'univers - née dans le premier milliard d'années après le Big Bang.

C'est l'objet le plus ancien jamais détecté par le LMT, dit l'astrophysicien Min Yun à UMass Amherst, et actuellement il n'y en a qu'un autre, objet légèrement plus ancien et plus éloigné comme celui-ci connu.

"Le Big Bang s'est produit il y a 13,7 milliards d'années, et maintenant nous voyons cette galaxie d'il y a 12,8 milliards d'années, il se formait donc dans le premier milliard d'années après le Big Bang, " il fait remarquer. " Voir un objet dans le premier milliard d'années est remarquable parce que l'univers était entièrement ionisé, C'est, il faisait trop chaud et trop uniforme pour former quoi que ce soit pendant les premiers 400 millions d'années. Notre meilleure supposition est donc que les premières étoiles, galaxies et trous noirs se sont tous formés au cours du premier demi-milliard à un milliard d'années. Ce nouvel objet est très proche d'être l'une des premières galaxies à se former."

Il ajoute, "Ce résultat n'est pas une surprise, car c'est pour cela que le LMT a été construit, mais nous sommes très excités. Ces redshift élevés, les objets très éloignés sont une classe de bêtes mythiques en astrophysique. Nous avons toujours su qu'il y en avait qui sont extrêmement grands et brillants, mais ils sont invisibles dans le spectre de la lumière visible parce qu'ils sont tellement obscurcis par les épais nuages ​​de poussière qui entourent leurs jeunes étoiles. Paradoxalement, les galaxies formatrices d'étoiles les plus prolifiques et donc les plus lumineuses sont aussi les plus difficiles à étudier avec les télescopes optiques traditionnels comme le télescope spatial Hubble car elles sont aussi les plus obscurcies par la poussière."

"La détermination du redshift extrêmement élevé de cet objet avec des ondes millimétriques est un résultat marquant du LMT, qui peut voir à travers la poussière dans les longueurs d'onde radio et millimétrique, " note-t-il. " Sa capacité à étudier ces objets très éloignés est l'une de ses capacités les plus remarquables, presque unique au monde."

Le nouvel objet a été détecté pour la première fois par des astronomes à l'aide du télescope spatial Herschel, mais pour des objets si éloignés, cet instrument ne peut prendre que "des photos très floues qui n'ont donné presque aucune information, " note Yun. Les astronomes de Herschel ont donc transmis leurs informations au directeur du LMT, David Hughes, sachant que le nouvel instrument au Mexique est le meilleur au monde pour le confirmer. Étudiant diplômé de Hughes à l'époque, Jorge Zavala, maintenant chercheur postdoctoral à l'Université du Texas, est le premier auteur du nouvel article.

Le LMT, situé au sommet d'un 15, Volcan éteint de 1 000 pieds dans l'État central de Puebla au Mexique, a commencé à recueillir sa première lumière en 2011 en tant que radiotélescope de 32 mètres de longueur d'onde millimétrique. Il a depuis été construit jusqu'à son plein diamètre de 50 mètres (164 pieds) et lorsqu'il sera pleinement opérationnel cet hiver, il sera le plus grand, l'instrument à ouverture unique le plus sensible du genre au monde. Il devrait être à l'avant-garde des nouvelles découvertes sur les plus anciennes, objets les plus éloignés de l'univers.

Yun, l'un des experts mondiaux de l'analyse des données de tels objets, explique, "La façon dont nous pouvons dire que cet objet est très éloigné est de mesurer son décalage vers le rouge, qui est une mesure de la vitesse d'expansion de l'univers. Les objets plus éloignés ont un décalage vers le rouge plus important. Pour mesurer le décalage vers le rouge, vous utilisez une raie spectrale d'atomes ou de molécules, dont chacun a un reconnaissable, signature discrète ou empreinte digitale. Historiquement, nous mesurions cela en lumière visible, mais parce que vous ne pouvez pas voir ces très vieux, des objets poussiéreux distants avec de la lumière visible, vous devez faire autre chose."

Dans la longueur d'onde millimétrique, l'une des raies spectrales les plus courantes et les plus facilement détectées est celle du monoxyde de carbone (CO), que le LMT a été conçu pour tracer, fait-il remarquer. Pour une confirmation indépendante du grand redshift qu'ils ont observé, Zavala, Yun et ses collègues ont fait appel à des astronomes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics pour effectuer des observations supplémentaires à l'aide du télescope Smithsonian Submillimeter Array sur le Mauna Kea, Hawaii. Cette triangulation a permis aux chercheurs de créer une image plus détaillée du nouvel objet, dénommé G09 83808, et de confirmer son redshift avec une raie d'émission de carbone.

Plus loin, Yun dit, un phénomène appelé lentille gravitationnelle, qui magnifie la lumière passant à proximité d'objets massifs comme prédit par la théorie de la relativité générale d'Einstein, est entré en jeu dans cette étude. Une immense galaxie entre les observateurs sur Terre et l'objet G09 83808 a agi comme une loupe géante et l'a fait paraître environ 10 fois plus lumineuse et plus proche qu'elle ne l'est, note-t-il.

Avec la mise en ligne complète du LMT dans les prochains mois, Yun dit que sa résolution plus élevée et sa sensibilité plus élevée signifient « nous pouvons vraiment trouver, des choses vraiment faibles. Ils sont essentiellement aux confins de l'univers, donc la résolution plus élevée est importante car avec une résolution médiocre, tout semble mélangé et vous ne pouvez pas choisir ces objets très petits et faibles mais extrêmement intéressants comme cette galaxie. »

"Maintenant, il se peut qu'il y en ait tout un tas et que nous n'ayons pas pu les voir, mais avec le LMT nous avons le pouvoir de les voir. Peut-être qu'ils vont commencer à sortir, " ajoute-t-il. " Nous sommes dans le domaine de la découverte. Chaque fois que je réduis l'un de ces ensembles de données, je suis plein d'anticipation. J'espère toujours que ces choses sortiront. Il faut être désespérément optimiste pour faire ce genre de travail, et cette fois, ça a vraiment payé."