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Photographier les débuts de l'univers avec Hubble

  • Posté le : Lundi 7 Février 2011
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  • par : L. Salters

Une équipe de chercheurs américains et hollandais a réussi à "photographier" une galaxie apparue seulement 480 millions d'années après le big bang.

Définir l'âge de l'universCe point lumineux est l’objet le plus âgé de l’univers à ce jour découvert par l’homme : 13,2 milliards d’années.
© NASA, ESA, Garth Illingworth (University of California, Santa Cruz) and Rychard Bouwens (University of California, Santa Cruz and Leiden University) and the HUDF09 Team.

87 heures de pause. C’est le temps qu’il a fallu aux instruments du télescope spatial Hubble pour capter la lumière de cette galaxie lointaine et permettre d’en imprimer l’image. Presque quatre jours pour obtenir un cliché de l’objet astronomique le plus éloigné jamais capté par l’homme et sa technologie. Les scientifiques estiment qu’il a fallu à la lumière émise par cette galaxie environ 13,2 milliards d’années pour nous parvenir...
A titre de comparaison, il est communément admis que l’univers est âgé d’environ 13,7 milliards d’années. La lumière de cette galaxie captée par Hubble, sans doute une galaxie naissante, est donc prise telle qu’elle existait environ 480 millions d’années après le big bang. Elle a été baptisée UDFj-39546284.
Avec elle, les astronomes se rapprochent un peu plus des débuts de notre univers. Car si l’on sait aujourd’hui comment les étoiles se forment, on ne sait rien de la naissance des premiers astres.

Ces résultats ont été publiés par une équipe internationale fin janvier dans la revue scientifique Nature. Côté américain, l’astronome Rychard Bouwens de l’Université de Californie à Santa Cruz a emmené le projet. En Hollande, une équipe de l’observatoire de Leiden a contribué à déchiffrer les données délivrées par Hubble. Pour réussir à obtenir cette image très ténue, une minuscule tâche blanche sur fond noir, les scientifiques ont utilisé puis croisé les données obtenues par deux caméras embarquées sur le télescope. Ils ont ainsi pu doubler les informations et vérifier certaines valeurs. Opérations nécessaires car dans l’univers en perpétuelle expansion, la lumière ne voyage pas sans encombre sur une telle distance et pendant un temps si long...
Les galaxies produisent de la lumière, et donc du rayonnement ultraviolet (UV). En voyageant dans l’espace pendant des milliards d’années pour se rapprocher de nous, ce rayonnement se décale progressivement vers des longueurs d’ondes plus rouge (1). Et pour les galaxies les plus éloignées, les UV finissent par se rapprocher tellement d’un signal infrarouge qu’il est impossible pour Hubble (conçu pour les observations dans l’ultraviolet) de percevoir la galaxie.
Pour remédier à ce problème, les scientifiques ont utilisé différents filtres. Grâce à l’image en infrarouge ainsi obtenue, ils ont pu estimer la distance qui nous sépare de la galaxie et évaluer le temps qu’il lui a fallu pour nous parvenir : 13,2 milliards d’années. Un chiffre vertigineux qui imbrique temps et espace...

Des objets rares

Même si l’enthousiasme est de mise dans la communauté des astronomes, certains ont émis quelques réserves sur ces résultats. “Ils ont trouvé une galaxie, pas dix. Mais une seule ! Est-ce un hasard ? Ou bien cela veut-il dire que ces objets sont très rares ?”, interroge Matthew Lenhert, astronome et directeur de recherche à l’observatoire de Paris, laboratoire d’Etudes des galaxies, Etoiles, Physique et instrumentation (CNRS et Paris VII) (2). Une question que se pose également Haojing Yan, astronome à l’Université de l’Ohio à Colombus (USA). Son équipe “chasse” également les galaxies lointaines. “C’est un travail important car pour la première fois, nous avons la capacité d’aller voir ces galaxies très éloignées. (...) Mais peut-être que Hubble ne fait qu’égratigner la surface ?”, suppose le chercheur. Selon Haojing Yan, il pourrait y avoir d’autres objets de taille comparable mais difficile à détecter.

Quoiqu’il en soit, en matérialisant une des galaxies les plus éloignées connues à ce jour, l’équipe de Rychard Bouwens ouvre de nouvelles perspectives. Le lancement du télescope spatial James Webb, dédié à l’observation dans les infrarouges, devrait permettre de faire évoluer les choses. “Ce télescope sera lancé sur une orbite différente de celle de Hubble. Il sera protégé du soleil par un bouclier. Donc il ne chauffera pas. Cela permettra d’aller davantage dans les rouges et d’avoir aussi plus de couleurs, donc plus de matière à analyser, détaille Matthew Lenhert. Hubble, lui, est fait pour l’observation dans l’ultraviolet et c’est un télescope “chaud”, c’est-à-dire qu’il produit de la chaleur qui trouble les mesures”.
D’où l’impatience de la communauté scientifique qui voudrait pouvoir préciser les données recueillies par Hubble. Réponse en 2014, date de lancement du télescope James Webb. Avec lui, les astronomes pourront peut-être remonter un peu plus loin dans l’histoire de notre univers.



(1) C’est précisément ce décalage vers le rouge qu’avait identifié au début du XXème siècle l’américain Edwin Hubble.
(2) Matthew Lenhert a participé au VLT (Very Large Telescope) à l’analyse du spectre lumineux de UDFy-38135539 pour évaluer sa distance : 13,2 milliards d’années lumière.