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Une observation inédite des premières
galaxies de l’Univers
Le radiotélescope ALMA livre, pour la première fois, des
détails sur les structures internes de ces galaxies apparues
800 millions d’années après le Big Bang.
Image composite du télescope ALMA et du VLT. Au centre la galaxie BDF 3299 où a été
détecté du carbone ionisé. ESO/R. Maiolino
RÉIONISATION. Moins d’un milliard d'années après le Big Bang, l'Univers était rempli
d'un brouillard d'hydrogène. Celui-ci avait pour particularité d'absorber le rayonnement
ultraviolet émis par les toutes jeunes galaxies. Mais il s’est progressivement éclairci, une
phase appelée réionisation, passant du stade de "l'âge sombre" à celui d'univers transparent,
c'est-à-dire lumineux. L’énergie qui a permis la réionisation a pu provenir de la lumière
générée par la première génération d’étoiles ou par l'intense rayonnement émis par la matière
lorsque qu'elle tombe vers les trous noirs centraux des premières galaxies. Jusqu'à présent, ces
premières galaxies, qui revêtaient l'aspect de tâches faiblement lumineuses, demeuraient
mystérieuses. De nouvelles observations effectuées au moyen d'ALMA sont toutefois sur le
point de lever, partiellement, le mystère.
Le radiotélescope ALMA est un réseau de 66 antennes de sept à douze mètres de diamètre.
Installées à 5.000 mètres d’altitude dans les Andes chiliennes, dans la région de l’Atacama, il
est destiné à l’étude de l’univers lointain. ALMA observe l’Univers dans des longueurs
d’ondes millimétriques et submillimétriques. Situées au-delà de l’infrarouge, ces longueurs
d’ondes permettent d’étudier le rayonnement émis par les objets "froids" comme les nuages
moléculaires ou les premières galaxies.
Une lueur dans la périphérie

Les antennes du radiotélescopes ALMA ont été pointées vers ces galaxies apparues quelques
800 millions d’années après le Big Bang. Dans l’une d’elles, notée BDF2399, ALMA a pu
capter un signal, certes faible, mais clair, et produit par le carbone ionisé en périphérie de la
galaxie. Ce carbone est l’un des constituants à partir desquels les nouvelles étoiles se
forment. "Il s'agit de la détection la plus lointaine à ce jour de ce type d'émission en
provenance d'une galaxie normale, datée de moins d'un milliard d'années après le Big Bang.
Elle nous offre l'opportunité d'assister à la formation des toutes premières galaxies. Pour la
première fois, ces dernières nous apparaissent, non pas sous l'aspect de minuscules tâches,
mais sous la forme d'objets dotés d'une structure interne !" se réjouit Andrea Ferrara de
l’Ecole Normale Supérieure de Pise. Grâce à ces premières données qui seront complétées par
de nouvelles observations, les astronomes vont mieux comprendre la structure des premières
galaxies qui ont abrité les étoiles et les quasars qui ont rendu l’univers transparent. "Des
années durant, nous avons tenté de comprendre le milieu interstellaire et la formation des
sources de réionisation. Etre enfin en mesure de confronter les prévisions et les hypothèses de
nos modèles aux données réelles acquises par ALMA offre non seulement un moment excitant,
mais soulève également de nombreuses nouvelles questions" ajoute Andrea Ferrara.
En rouge le carbone ionisé détecté par ALMA. ESO/R. Maiolino