National Aeronautics and Space Administration
A propos de l’image
Les observations actuelles suggèrent que l’Univers a environ 13,7 milliards d’années. Nous savons que la lumière met du temps à voyager, donc si nous observons un objet qui se trouve à 13 milliards d’années-lumière, alors cette lumière a voyagé vers nous pendant 13 milliards d’années. Essentiellement, nous voyons cet objet tel qu’il est apparu il y a 13 milliards d’années.
Avec chaque année qui passe, nos technologies les plus récentes nous permettent de voir de plus en plus loin en arrière.
L’image utilisée pour cette étape de notre voyage est le Hubble Ultra Deep Field (UDF). L’UDF est l’une des vues les plus profondes de l’univers visible à ce jour ; elle était certainement la plus profonde lorsqu’elle a été créée à l’origine en 2003-2004. Il y a environ 10 000 galaxies dans cette vue, qui est une sorte d' »échantillon central » d’une parcelle très étroite du ciel près de la constellation de Fornax. Les galaxies les plus petites et les plus rouges de l’image, au nombre d’une centaine, font partie des objets connus les plus lointains !
L’UDF remonte à environ 13 milliards d’années (environ entre 400 et 800 millions d’années après le Big Bang). Les galaxies qui existaient à cette époque seraient très jeunes et très différentes en structure et en apparence des grandes spirales que nous voyons à proximité aujourd’hui.
Quel est l’objet connu le plus éloigné de la Terre ?
Mise à jour 02/03/16 : Voici les plus récents candidats (respectivement en septembre et mai 2015) pour la galaxie la plus éloignée encore détectée. EGS8p7 à plus de 13,2 milliards d’années-lumière, et EGS-zs8-1 à 13,1 milliards d’années-lumière.
En décembre 2012, des astronomes ont annoncé la découverte par le télescope spatial Hubble de sept galaxies primitives situées à plus de 13 milliards d’années-lumière de nous. Les résultats proviennent d’un relevé de la même parcelle de ciel connue sous le nom de Ultra Deep Field (UDF). Cette enquête, appelée UDF12, a utilisé la caméra à grand champ 3 de Hubble pour scruter l’espace plus profondément dans la lumière proche de l’infrarouge que toute observation précédente de Hubble.
Pourquoi l’infrarouge ? Parce que l’Univers est en expansion ; donc plus on regarde loin, plus les objets s’éloignent rapidement de nous, ce qui décale leur lumière vers le rouge. Le décalage vers le rouge signifie que la lumière qui est émise sous forme d’ultraviolets ou de lumière visible est décalée de plus en plus vers des longueurs d’onde plus rouges.
L’extrême distance de ces galaxies nouvellement découvertes signifie que leur lumière voyage jusqu’à nous depuis plus de 13 milliards d’années, depuis une époque où l’Univers avait moins de 4 % de son âge actuel.
Leur découverte, que vous pouvez lire dans le reportage de la NASA est passionnante car elle pourrait nous donner une idée de l’abondance des galaxies à l’époque où les astronomes pensent que les galaxies ont commencé à se former. (Phil Plait a également une bonne chronique sur cette découverte.)
Au moment où nous écrivons ces lignes, il semble que l’une des galaxies de cette récente découverte de Hubble pourrait battre un record de distance – elle a été observée 380 millions d’années après le Big Bang, avec un redshift de 11,9. Cela signifie que la lumière de cette galaxie (illustrée ci-dessous) est partie il y a 13,3+ milliards d’années-lumière.
Il y a un peu moins d’un mois, le candidat actuel était cet objet : une jeune galaxie appelée MACS0647-JD. Elle ne représente qu’une infime fraction de la taille de notre Voie lactée – et a été observée à 420 millions d’années après le Big Bang, lorsque l’univers avait 3 % de son âge actuel de 13,7 milliards d’années. Pour repérer cette galaxie, les astronomes ont utilisé la puissante gravité de l’amas de galaxies massif MACS J0647+7015 pour amplifier la lumière de la galaxie lointaine ; cet effet est appelé lentille gravitationnelle.
Plus tôt en 2012, grâce à la puissance combinée des télescopes spatiaux Spitzer et Hubble de la NASA, ainsi qu’à l’utilisation de la lentille gravitationnelle, une équipe d’astronomes a repéré ce qui pourrait alors être la galaxie la plus lointaine jamais vue. La lumière de cette jeune galaxie, MACS1149-JD, a été émise alors que notre univers, vieux de 13,7 milliards d’années, n’avait que 500 millions d’années.
En 2010, un candidat à la galaxie la plus lointaine a été découvert dans le champ ultra profond de Hubble. UDFy-38135539 serait située à 13,1 milliards d’années-lumière. Vous trouverez plus d’informations dans cet article sur le blog de Phil Plait. J’ai utilisé ses images étiquetées :
Les objets du Hubble Ultra Deep Field pourraient bien être les objets connus les plus lointains, mais il existe d’autres prétendants.
Ils comprennent une galaxie appelée Abell 1835 IR1916, qui a été découverte en 2004, par des astronomes de l’Observatoire européen austral à l’aide d’un instrument proche de l’infrarouge sur le Very Large Telescope. Cet objet est visible pour nous en raison de l’effet de lentille gravitationnelle exercé par l’amas de galaxies Abell 1835, qui se trouve entre cet objet et nous. Cette galaxie se trouverait à environ 13,2 milliards d’années-lumière, ce qui signifie qu’elle daterait d’environ 500 millions d’années après le Big Bang. Notez cependant que cette découverte n’a pas été vérifiée par d’autres instruments – le télescope spatial Spitzer a essayé en 2006 sans succès.
En 2004 également, une équipe utilisant à la fois le télescope spatial Hubble et l’observatoire Keck a découvert une galaxie qui serait située à environ 13 milliards d’années de nous. Elle a été découverte en observant l’amas de galaxies Abell 2218. La lumière de la galaxie lointaine était visible grâce à la lentille gravitationnelle. L’objet très éloigné est celui qui est entouré. Pour en savoir plus, consultez ce communiqué de presse.
Et puis il y a le télescope spatial infrarouge James Webb. Si vous vous rappelez, Hubble a une capacité dans l’infrarouge proche, mais pas dans l’infrarouge moyen, et pour les objets avec des redshifts très élevés, pour voir ces objets les plus lointains, il faudrait un télescope puissant avec une capacité dans l’infrarouge moyen. Le JWST sera capable de voir jusqu’aux premiers objets lumineux nés après le Big Bang.
En fait, l’un des objectifs du JWST est de regarder encore plus loin, jusqu’à seulement 200 millions d’années après le Big Bang. Un modèle d’évolution des galaxies voit les premières galaxies se former à ce moment-là et nous avons besoin de JWST pour tester cette prédiction théorique !
(Remarque : le JWST sera capable de voir ces premières galaxies sans l’aide de la lentille gravitationnelle ; la lentille gravitationnelle pourrait nous permettre de mieux les voir, mais ne nous permettrait pas nécessairement de voir plus loin dans le temps).
Informations sur la distance
Certains des objets les plus récemment détectés pourraient se trouver à plus de 13 milliards d’années-lumière, selon un modèle standard de l’Univers. Cependant, une nouvelle génération puissante de télescopes, comme le télescope spatial James Webb, sera nécessaire pour confirmer les distances présumées de ces objets.
Lorsque 13 milliards d’années-lumière sont traduits en kilomètres, il y a un nombre stupéfiant de zéros – cela donne environ 123 000 000 000 000 000 000 km.
Au fur et à mesure que le temps avance, notre capacité à voir de plus en plus loin le fera aussi – ce qui nous donnera un aperçu des tout débuts de l’existence de l’Univers !
Comment calcule-t-on des distances de cette ampleur ?
À ces distances, on utilise les décalages vers le rouge des objets, avec et l’extension de la loi de Hubble à l’Univers lointain. Ici, il faut connaître l’histoire de la vitesse d’expansion de l’univers à chaque instant. Cela peut être calculé à partir de la quantité de matière normale et sombre et de l’énergie sombre. Essayez le calculateur de cosmologie Javascript du professeur Wright à l’adresse suivante :
http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html
Pour plus d’informations sur la loi de Hubble, veuillez lire la section sur la recherche des distances aux superamas les plus proches.
Pourquoi ces distances sont-elles importantes pour les astronomes ?
Les scientifiques ont estimé l’âge de l’Univers à 13,73 milliards d’années (avec une incertitude d’environ 120 millions d’années). Lorsque nous observons un objet situé à 13 milliards d’années-lumière, nous l’observons essentiellement tel qu’il était il y a 13 milliards d’années, lorsque l’Univers était jeune. Il est important de pouvoir voir et donc de comprendre les débuts de l’Univers pour comprendre comment il s’est formé. Si nous remontons assez loin dans le temps, nous pourrons peut-être apercevoir les premières galaxies en formation. Peut-être pourrons-nous un jour voir les premiers débuts de formation. Pourrions-nous voir encore plus loin que cela ? Seul le temps (et la technologie) nous le dira !
Travel Time
A la vitesse de 17,3 km/sec (la vitesse à laquelle Voyager s’éloigne du Soleil), il faudrait environ 225 000 000 000 000 d’années pour atteindre cette distance. À la vitesse de la lumière, cela prendrait 13 milliards d’années !
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