Des astronomes révèlent une galaxie « invisible » de l’univers primitif

Hubble Einstein galaxie
Un "anneau d'Einstein" photographié par Hubble. Crédits : Wikimedia Commons / ESA/Hubble & NASA

En utilisant le télescope ALMA et la théorie de la relativité d’Einstein, des astrophysiciens ont observé une galaxie lointaine et sombre qu’il était presque impossible de voir jusqu’à présent dans l’univers primitif. Les détails de l’étude sont publiés dans The Astrophysical Journal.

La jeune galaxie, baptisée J1135, s’est formée environ deux milliards d’années après le Big Bang, à une époque où l’univers faisait environ un sixième de sa taille actuelle. En plus d’être faible et lointaine, cette galaxie submillimétrique fut, comme ses congénères de la même époque, l’une des principales protagonistes de la formation des étoiles aux premiers temps cosmiques. De fait, ces objets sont étouffés par la poussière, et donc généralement invisibles, quelles que soient les longueurs d’onde.

Pour ces travaux, des astrophysiciens de l’École internationale d’études avancées en Italie (SISSA) ont donc profité d’une astuce gravitationnelle pour avoir une chance de l’observer.

Une ‘loupe cosmique’ pour observer cette galaxie

Rappelons que la gravité est liée à la masse : plus un objet a de masse, plus son influence gravitationnelle est forte et la gravité déforme l’espace-temps. Étant donné que des objets massifs comme les galaxies ou, parfois, les étoiles individuelles déforment ce tissu, toute lumière qui passe à travers se retrouve souvent déviée et amplifiée. C’est l’effet de lentille gravitationnelle. Les chercheurs peuvent alors utiliser ces objets massifs intermédiaires comme une « loupe cosmique » pour observer des objets plus éloignés qui seraient autrement invisibles.

En raison de la grande quantité de poussière interstellaire sur le chemin, les contours de cette galaxie étaient cependant encore particulièrement difficiles à percevoir, même avec une lentille gravitationnelle. Les chercheurs se sont donc tournés vers l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un ensemble de 66 antennes radio situé au Chili. En raison de la façon dont la poussière absorbe et réémet la lumière, ces observatoires submillimétriques sont souvent utilisés pour observer les corps célestes poussiéreux.

galaxie invisible
Une image de radiotélescope de cette galaxie « invisible » de l’univers primitif. Sa lumière est ici courbée grâce à l’effet de lentille gravitationnelle/ Crédits : Giulietti et coll./SISSA

C’est donc sous les « yeux » d’ALMA que cet objet très jeune et compact s’est révélé. Comme prévu, il formait des étoiles à un rythme effréné mille fois supérieur à celui de la Voie lactée. De futures observations avec le James Webb Telescope pourraient nous révéler davantage de détails dans un futur proche.

Ces travaux sont importants. Ces galaxies étant les précurseurs de celles que nous observons aujourd’hui dans l’univers local, les étudier peut en effet fournir des informations très précieuses sur les processus conduisant à la formation et à l’évolution de ces structures au cours de l’histoire.