L’un des principaux objectifs des cosmologistes est de pouvoir déterminer quand les premières galaxies de notre Univers se sont formées et leurs effets sur l’évolution cosmique. Des efforts ont permis de localiser quelques-unes des formations les plus anciennes, sondées à treize milliards d’années-lumière de la Terre, soit moins d’un milliard d’années après le Big Bang. L’une d’elles pourrait d’ailleurs nous donner un regard clair sur la façon dont les premières galaxies ont conduit à la réionisation de l’Univers.
Conformément au modèle de cosmologie du Big Bang, la réionisation se réfère au processus qui a eu lieu après la période connue sous le terme « d’âges sombres » entre 380 000 et 150 millions d’années après le Big Bang où la plupart des photons de l’Univers interagissaient avec des électrons et des protons. Après cette période, il y eut l’allumage de la première génération d’étoiles. Durant cette période, aucun processus astrophysique ne permet de produire de rayonnement électromagnétique. Il n’existe donc aucun moyen de sonder l’état de l’Univers à ces époques. C’est pourquoi les astronomes veulent sonder cette ère de l’Univers. En observant les premières étoiles, les galaxies et leurs effets sur le cosmos, les astronomes auront une image plus claire de la façon dont cette période a conduit à l’Univers tel que nous le connaissons aujourd’hui.
Les galaxies massives enfantant des étoiles durant cette période sont connues pour contenir beaucoup de poussière. Bien que très faibles dans la bande optique, ces galaxies émettent des rayonnements forts aux longueurs d’onde millimétriques qui les rendent ainsi détectables en utilisant les télescopes les plus récents. Pour cette étude, les chercheurs se sont appuyé sur le South Pole Telescope (SPT), en Antarctique, ainsi que sur l’Atacama Pathfinder Experiment (APEX) et le grand réseau d’antennes submillimétriques de l’Atacama (ALMA), au Chili. À partir de toutes les données recueillies, ils ont pu identifier une galaxie formée 760 millions d’années seulement après le Big Bang : SPT0311-58.
D’après leurs observations, SPT0311-58 aurait une masse d’environ 330 milliards de masses solaires, soit environ 66 fois plus massive que la Voie lactée qui compte environ cinq milliards de masses solaires. Ils ont également estimé que la galaxie formait de nouvelles étoiles à raison de plusieurs milliers par an. Cet objet rare et éloigné est à ce jour l’un des meilleurs candidats pour étudier l’univers primitif et comment il a évolué depuis. Cela permettra aux astronomes et aux cosmologistes de tester les bases théoriques de la Théorie du Big Bang :
« Ces objets sont importants pour comprendre l’évolution des galaxies dans leur ensemble, car les grandes quantités de poussière déjà présentes à cette époque, seulement 760 millions d’années après le Big Bang, signifient qu’il s’agit d’un objet extrêmement massif », explique Maria Strandet, principale auteure de cette étude, interrogée par Universe Today. « Le simple fait que de telles galaxies massives existaient déjà alors que l’Univers était si jeune pose de fortes contraintes à notre compréhension de l’accumulation de masse des galaxies. En outre, la poussière doit se former en très peu de temps, ce qui donne des idées supplémentaires sur la production de poussière de la première population stellaire ».
La capacité à approfondir l’espace et plus loin dans le temps aura conduit à de nombreuses découvertes surprenantes contestant parfois certaines d’hypothèses établies sur le passé de notre Univers. Et en fin de compte, plus les instruments s’affinent et plus ils permettent aux scientifiques de créer un compte rendu plus détaillé et complet de l’évolution cosmique. Un jour prochain, nous pourrions même pouvoir examiner les tout premiers instants de l’Univers.
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