Cette image couleur montre la région de Hubble Ultra Deep Field, une région minuscule mais très étudiée dans la constellation de Fornax, comme observé avec l'instrument MUSE sur le Very Large Telescope de l'ESO. Mais cette image ne donne qu'un aperçu très partiel de la richesse des données MUSE, qui fournissent également un spectre pour chaque pixel de l'image. Cet ensemble de données a permis aux astronomes non seulement de mesurer les distances pour beaucoup plus de ces galaxies qu'auparavant - un total de 1600 - mais aussi d'en savoir beaucoup plus sur chacune d'entre elles. Étonnamment, 72 nouvelles galaxies ont été découvertes qui avaient échappé à l'imagerie en profondeur avec le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA. Crédit :Collaboration ESO/MUSE HUDF
Les astronomes utilisant l'instrument MUSE sur le Very Large Telescope de l'ESO au Chili ont mené l'étude spectroscopique la plus approfondie jamais réalisée. Ils se sont concentrés sur le champ ultra-profond de Hubble, mesurer les distances et les propriétés de 1600 galaxies très faibles dont 72 galaxies jamais détectées auparavant. Cet ensemble de données révolutionnaire a déjà donné lieu à 10 articles scientifiques qui sont publiés dans un numéro spécial de Astronomie &Astrophysique . Cette mine de nouvelles informations donne aux astronomes un aperçu de la formation des étoiles au début de l'Univers.
L'équipe MUSE HUDF Survey, dirigé par Roland Bacon du Centre de recherche astrophysique de Lyon (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/ENS de Lyon), La France, utilisé MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) pour observer le champ ultra-profond de Hubble, une parcelle très étudiée de la constellation australe de Fornax (La Fournaise). Cela a abouti aux observations spectroscopiques les plus profondes jamais réalisées; des informations spectroscopiques précises ont été mesurées pour 1600 galaxies, dix fois plus de galaxies que ce qui a été minutieusement obtenu dans ce domaine au cours de la dernière décennie par les télescopes au sol.
Les images HUDF originales étaient des pionniers des observations en champ profond avec le télescope spatial NASA/ESA Hubble publié en 2004. Elles ont sondé plus profondément que jamais et ont révélé une ménagerie de galaxies remontant à moins d'un milliard d'années après le Big Bang. La zone a ensuite été observée à plusieurs reprises par Hubble et d'autres télescopes, résultant en la vue la plus profonde de l'Univers à ce jour. Maintenant, malgré la profondeur des observations de Hubble, MUSE a, parmi de nombreux autres résultats, révélé 72 galaxies jamais vues auparavant dans cette toute petite zone du ciel.
Roland Bacon reprend l'histoire :« MUSE peut faire quelque chose que Hubble ne peut pas faire :il divise la lumière de chaque point de l'image en ses couleurs composantes pour créer un spectre. Cela nous permet de mesurer la distance, couleurs et autres propriétés de toutes les galaxies que nous pouvons voir, y compris certaines qui sont invisibles pour Hubble lui-même."
Les données MUSE offrent une nouvelle vue de l'obscurité, galaxies très lointaines, vu près du début de l'Univers il y a environ 13 milliards d'années. Il a détecté des galaxies 100 fois plus faibles que lors des relevés précédents, s'ajoutant à un champ déjà richement observé et approfondissant notre compréhension des galaxies à travers les âges.
L'enquête a mis au jour 72 galaxies candidates connues sous le nom d'émetteurs Lyman-alpha qui ne brillent qu'en lumière Lyman-alpha. La compréhension actuelle de la formation des étoiles ne peut pas expliquer complètement ces galaxies, qui semblent juste briller de mille feux dans cette seule couleur. Parce que MUSE disperse la lumière dans ses couleurs composantes, ces objets deviennent apparents, mais ils restent invisibles dans les images directes profondes comme celles de Hubble.
"MUSE a la capacité unique d'extraire des informations sur certaines des premières galaxies de l'Univers, même dans une partie du ciel déjà très bien étudiée, " explique Jarle Brinchmann, auteur principal de l'un des articles décrivant les résultats de cette enquête, de l'Université de Leiden aux Pays-Bas et de l'Institut d'astrophysique et des sciences spatiales de la CAUP à Porto, Le Portugal. "Nous apprenons des choses sur ces galaxies qui ne sont possibles qu'avec la spectroscopie, tels que le contenu chimique et les mouvements internes, non pas galaxie par galaxie mais tout à la fois pour toutes les galaxies !"
Une autre découverte majeure de cette étude a été la détection systématique de halos lumineux d'hydrogène autour des galaxies au début de l'Univers, offrant aux astronomes un moyen nouveau et prometteur d'étudier comment la matière entre et sort des premières galaxies.
De nombreuses autres applications potentielles de cet ensemble de données sont explorées dans la série d'articles, et ils incluent l'étude du rôle des galaxies faibles lors de la réionisation cosmique (à peine 380 000 ans après le Big Bang), taux de fusion des galaxies lorsque l'Univers était jeune, vents galactiques, formation des étoiles ainsi que la cartographie des mouvements des étoiles dans l'Univers primitif.
"Remarquablement, ces données ont toutes été prises sans l'utilisation de la récente mise à niveau de l'installation d'optique adaptative de MUSE. L'activation de l'AOF après une décennie de travail intensif par les astronomes et ingénieurs de l'ESO promet encore plus de données révolutionnaires à l'avenir, " conclut Roland Bacon.
Cette recherche a été présentée dans une série de 10 articles à paraître dans la revue Astronomie &Astrophysique .
