Les scientifiques supposaient depuis longtemps que les galaxies semblables à la Voie Lactée avaient été créées, très tôt dans l’histoire de l’Univers, par la fusion de "proto-galaxies". Cependant, les astronomes n’avaient jamais pu, auparavant, en prouver l’existence. Le temps d’observation nécessaire pour détecter la faible lumière émise par ces structures lointaines, même avec le Very Large Telescope de l’ESO, surpasse en effet le temps généralement alloué aux campagnes d’observation.

Le succès de cette équipe scientifique repose donc avant tout sur la stratégie d’observation qu’ils ont choisie... et un peu de chance aussi car à l’origine, leur campagne d’observation avait pour objectif de détecter, par l’observation d’une partie du ciel centrée sur un quasar(2), le très faible signal du gaz intergalactique causé par le rayonnement ultraviolet du fond cosmique. Ils ont donc demandé à utiliser le VLT à des périodes où les conditions d’observation ne sont pas optimum (moins bonnes conditions climatiques) afin d’obtenir une plus longue période d’observation. Ils ont ainsi pu pointer le télescope sur une même zone de l’Univers pendant 92 heures entre 2004 et 2006, c’est-à-dire l’équivalent de 12 nuits complètes, durée relativement supérieure à ce qui est généralement accordé pour de tels programmes.

C’est donc grâce à cette période d’observation relativement importante et à la très grande sensibilité de l’image prise avec le VLT que cette équipe a pu obtenir un spectre de l’Univers alors qu’il n’était âgé que de 2 milliards d’années. Elle a ainsi mis en évidence 27 objets de très faible luminosité dont les caractéristiques correspondent à celles des proto-galaxies (existence dans leur spectre de la raie "Lyman Alpha", radiation de l’hydrogène neutre, signature de ce type de galaxies). Ces objets sont environ 20 fois plus nombreux que toutes les galaxies distantes jamais observées jusqu’à présent avec les télescopes au sol.

De plus, renchérit Céline Péroux "les informations recueillies indiquent que le taux de formation stellaire et la production d’éléments chimiques de ces objets sont faibles, ce qui renforce l’idée qu’ils sont dans la première phase de leur formation".

Cette découverte est importante à double titre. Elle confirme les modèles théoriques qui prédisent que les galaxies comme la nôtre ont été formées par la fusion de petites proto-galaxies très tôt dans l’histoire de l’Univers et elle met en évidence une stratégie d’observation qui devrait permettre la découverte et l’étude détaillée d’un nombre important d’objets similaires. Nous pourrons ainsi obtenir de précieuses informations sur la formation des galaxies semblables à la Voie Lactée.

A paraître dans Astrophysical Journal en mars 2008.

Notes :

1) Membres de l’équipe : Francine Marleau (Spitzer Science Center, Caltech, USA), James Graham (University of California, Berkeley, USA), Stefano Cristiani (Osservatorio Astronomico di Trieste, INAF, Italy), Matt J. Jarvis (University of Hertfordshire, UK), Cedric Lacey, Simon Morris, and Tom Theuns (Durham University, UK), Celine Peroux (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille /Observatoire Astronomique de Marseille-Provence, France), and Huub Röttgering (Leiden Observatory, The Netherlands)

2) Les quasars sont des objets célestes très brillants au centre de certaines galaxies. Ils font partie des objets les plus énergétiques de notre Univers.

Christophe Casalegno