Cette galaxie devient la plus lointaine que nous ayons jamais vue

Cette galaxie brillait dans l’Univers à peine 300 millions d’années après le Big Bang. Baptisée HD1, cette structure est décrite comme l’objet astronomique le plus distant jamais observé, dans un communiqué du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics le 7 avril 2022.

Deux équipes de scientifiques ont travaillé sur HD1, leurs résultats ayant été acceptés dans The Astrophysical Journal (ApJ) et Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters (MRNAS). Il faut noter que l’un des co-auteurs du deuxième texte est Abraham Loeb : ce scientifique est un cosmologiste reconnu (pour ses travaux sur l’étude de la structure de l’Univers), mais il est aussi à l’origine de théories discutables sur l’objet interstellaire Oumuamua (alors qu’il n’est pas spécialisé dans la physique du système solaire). La thématique abordée ici s’inscrit dans sa spécialité d’origine.

Que sait-on de cette galaxie si lointaine ?

HD1 est située à 13,5 milliards d’années-lumière de nous. Les deux équipes de scientifiques s’interrogent sur sa nature exacte. Les hypothèses évoquées sont les suivantes :

• La galaxie serait en train de former de nouvelles étoiles à un rythme soutenu. Elle pourrait même contenir des étoiles de population III. Ce groupe hypothétique serait celui des toutes premières étoiles formées au commencement de l’Univers. Mais de tels astres n’ont pas encore été vus directement ;
• La galaxie pourrait aussi renfermer un trou noir gigantesque de 100 millions de fois la masse du Soleil, ce qui en ferait un trou noir supermassif.

Déterminer les caractéristiques d’une galaxie si lointaine est complexe. « C’est comme deviner la nationalité d’un navire à partir du drapeau qu’il arbore, tout en étant loin sur terre, et que le navire est pris dans le vent et dans un épais brouillard », compare Fabio Pacucci, astrophysicien au Smithsonian Astrophysical Observatory, auteur principal de l’article paru dans MNRAS et co-auteur de l’article dans ApJ, cité dans le communiqué.

Pour étudier HD1, les chercheurs ont utilisé plus de 1 200 heures d’observations menées depuis plusieurs observatoires : le télescope Subaru (Hawaï), le télescope VISTA (Chili) et le télescope spatial Spitzer (qui ne fonctionne plus depuis 2020). Le radiotélescope géant ALMA (Chili) a aussi été mobilisé pour confirmer la distance de HD1 et vérifier qu’elle était plus lointaine que la précédente galaxie la plus éloignée connue, GN-z11 (13,4 milliards d’années-lumière).

Il s’avère que HD1 est brillante dans la lumière ultraviolette, ce qui suggère que la galaxie doit connaître (ou a connu quelques milliards d’années plus tôt) d’importants processus énergétiques. Les scientifiques ont également pu estimer que la galaxie forme plus de 100 étoiles chaque année — soit 10 fois plus que ce qui était attendu pour ce genre de galaxie. C’est pour cette raison qu’il est soupçonné que HD1 ne forme peut-être pas des étoiles normales, mais des étoiles de population III… dont on pense justement qu’elles sont capables d’émettre plus de lumière ultraviolette que les autres.

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Mais l’hypothèse du trou noir n’est pas à écarter, car il pourrait tout à fait avaler du gaz en grande quantité et expliquer lui aussi l’éclat de HD1. Confirmer la présence d’un tel trou noir dans cette galaxie serait historique, car ce serait alors le premier trou noir connu et observé aussi tôt après le Big Bang.

Le télescope James Webb, qui sera bientôt prêt pour ses observations scientifiques dans l’espace, devrait aider à vérifier la distance entre HD1 et notre planète, et éventuellement confirmer que cette galaxie est la plus ancienne jamais détectée.