Cette image, prise avec le télescope spatial NASA/ESA Hubble, montre un amas de galaxies massif, à environ 4,6 milliards d'années-lumière. Le long de ses frontières, quatre arcs lumineux sont visibles; ce sont des copies de la même galaxie lointaine, surnommé l'Arc Sunburst. La galaxie Sunburst Arc se trouve à près de 11 milliards d'années-lumière et sa lumière est transformée en plusieurs images par lentille gravitationnelle. L'Arc Sunburst est l'une des galaxies à lentilles les plus brillantes connues et son image est visible au moins 12 fois dans les quatre arcs. Trois arcs sont visibles en haut à droite de l'image, le quatrième arc en bas à gauche. La dernière est partiellement masquée par une étoile brillante au premier plan, qui est situé dans la Voie Lactée. Crédit :ESA/Hubble, Nasa, Rivera-Thorsen et al.
Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA ont observé une galaxie dans les régions éloignées de l'Univers qui apparaît dupliquée au moins 12 fois dans le ciel nocturne. Cette vue unique, créé par une forte lentille gravitationnelle, aide les astronomes à mieux comprendre l'ère cosmique connue sous le nom d'époque de la réionisation.
Cette nouvelle image du télescope spatial NASA/ESA Hubble montre un objet astronomique dont l'image est multipliée par l'effet d'une forte lentille gravitationnelle. La galaxie, surnommé l'Arc Sunburst, se trouve à près de 11 milliards d'années-lumière de la Terre et a été transformé en plusieurs images par un amas massif de galaxies à 4,6 milliards d'années-lumière.
La masse de l'amas de galaxies est suffisamment grande pour courber et amplifier la lumière de la galaxie la plus éloignée derrière elle. Ce processus conduit non seulement à une déformation de la lumière de l'objet, mais aussi à une multiplication de l'image de la galaxie lentille.
Dans le cas de l'arc Sunburst, l'effet de lentille a conduit à au moins 12 images de la galaxie, répartis sur quatre arcs majeurs. Trois de ces arcs sont visibles en haut à droite de l'image, tandis qu'un contre-arc est visible en bas à gauche, partiellement masqué par une étoile brillante au premier plan dans la Voie lactée.
Hubble utilise ces loupes cosmiques pour étudier des objets autrement trop faibles et trop petits pour même ses instruments extraordinairement sensibles. L'Arc Sunburst ne fait pas exception, bien qu'elle soit l'une des galaxies à lentille gravitationnelle les plus brillantes connues.
Cette image, prise avec le télescope spatial NASA/ESA Hubble, montre l'un des quatre arcs formés de la lumière de la galaxie surnommée l'Arc Sunburst. Créé par une forte lentille gravitationnelle, cet arc lumineux de lumière se compose d'au moins quatre copies de l'image d'une seule galaxie. La galaxie lentille est à environ 11 milliards d'années-lumière. Crédit :ESA/Hubble, Nasa, Rivera-Thorsen et al.
L'objectif rend diverses images de l'arc Sunburst entre 10 et 30 fois plus lumineuses. Cela permet à Hubble de voir des structures aussi petites que 520 années-lumière de diamètre, une observation détaillée rare pour un objet aussi éloigné. Cela se compare assez bien avec les régions de formation d'étoiles dans les galaxies de l'Univers local, permettant aux astronomes d'étudier la galaxie et son environnement dans les moindres détails.
Les observations de Hubble ont montré que l'Arc de Sunburst est un analogue des galaxies qui existaient à une époque beaucoup plus ancienne de l'histoire de l'Univers :une période connue sous le nom d'époque de la réionisation, une ère qui a commencé seulement 150 millions d'années après le Big Bang.
L'époque de la réionisation était une ère clé dans l'Univers primitif, celui qui a mis fin aux "âges sombres", l'époque avant la création des premières étoiles lorsque l'Univers était sombre et rempli d'hydrogène neutre. Une fois les premières étoiles formées, ils ont commencé à émettre de la lumière, produisant les photons de haute énergie nécessaires pour ioniser l'hydrogène neutre.
Cela a converti la matière intergalactique en la forme principalement ionisée sous laquelle elle existe aujourd'hui. Cependant, ioniser l'hydrogène intergalactique, le rayonnement à haute énergie de ces premières étoiles aurait dû s'échapper de leurs galaxies hôtes sans être d'abord absorbé par la matière interstellaire. Jusqu'à présent, seul un petit nombre de galaxies ont "fuyé" des photons de haute énergie dans l'espace lointain. Comment cette lumière s'est échappée des galaxies primitives reste un mystère.
L'analyse de l'arc Sunburst aide les astronomes à ajouter une autre pièce au puzzle :il semble qu'au moins certains photons puissent quitter la galaxie par des canaux étroits dans un milieu neutre riche en gaz. C'est le premier constat d'un processus longtemps théorisé. S'il est peu probable que ce processus soit le mécanisme principal qui a conduit l'Univers à se réioniser, il peut très bien avoir fourni une poussée décisive.
L'article décrivant ces observations paraîtra dans Science le 8 novembre 2019.
