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Découverte du proto-amas de galaxies le plus éloigné jamais observé.

Une équipe d'astronomes français (qui comprend Carlos De Breuck de l'Institut d'Astrophysique de Paris), néerlandais, allemands et américains, vient de découvrir l'amas de galaxies en formation (proto-amas) le plus éloigné jamais observé (donc le plus vieux) à un décalage spectral de z=4,11 !
 
L'observation, effectuée à l'Observatoire Européen Austral (ESO) au mont Paranal (Chili) par Bram Venemans de l'Université de Leiden (Pays-Bas) et ses collègues, devrait permettre de mieux comprendre la façon dont se sont formées les premières grandes structures (groupes et amas de galaxies) que l'on observe aujourd'hui dans notre Univers proche.

La naissance des premiers amas de galaxies demeure en effet toujours énigmatique. On pense le plus souvent que, dans le gaz issu de l'explosion censée avoir donné naissance à notre Univers (le Big Bang), des accumulations de matière auraient progressivement créé des étoiles. Ces étoiles se seraient ensuite regroupées pour former des galaxies, pour constituer ultérieurement des groupes de galaxies, puis les groupes des amas, et enfin les amas des superamas.
Pour vérifier ce scénario, une classe d'objets, les radio-galaxies, ainsi nommées en raison de leurs puissantes émissions radio (dues vraisemblablement à l'existence d'un trou noir massif en leur cœur), est particulièrement précieuse : ces galaxies massives à noyau actif permettent d'atteindre des distances très lointaines dans l'Univers, donc de l'observer alors qu'il était encore très jeune et de chercher tout autour d'éventuelles structures en formation.

C'est une telle radio-galaxie, TN J1338-1942, avec un décalage spectral de z=4,1, que l'équipe conduite par George Miley (Université de Leiden) a choisi d'observer avec le spectrographe FORS2 du VLT (Very Large Telescope) de l'ESO. Dans une région du ciel de 10 millions d'années-lumières carrées (> 2.7 x 1.8 Mpc), les astronomes ont découvert, autour de la radio-galaxie, vingt-huit nébulosités.

La sélection s'est faite à l'aide d'images très profondes dans une bande spectrale large et dans une bande étroite, centrée sur la raie "Lyman alpha" de l'hydrogène au décalage spectral de la radio-galaxie. Vingt-trois de ces candidats ont pû être observés avec le spectrographe FORS2 du VLT. Résultat : vingt sont des galaxies situées à la même distance que la radio-galaxie ; il s'agit donc bien d'un groupe de galaxies, un proto-amas, le plus éloigné jamais vu.

Cette observation constitue la preuve qu'à cette époque, c'est-à-dire environ 1,5 milliards d'années après le Big Bang les galaxies avaient déjà commencé à se rassembler pour constituer des structures plus grandes.

 
Chaque amas en formation, au vu des résultats de quatre observations autour des radio-galaxies avec le VLT, abrite vraisemblablement une galaxie très brillante qui est, ou a été, une source radio. Des observations supplémentaires de ce proto-amas à plusieurs domaines de longueur d'ondes ont déjà commencé afin de mieux comprendre sa nature et ses dimensions.

Avril 2002

Images de deux objets dans le champ de la radio-galaxie TN J1338-1942. Les images de gauche sont prises dans une bande spectrale large, tandis que celles de droite sont prises dans une bande étroite centrée sur la raie "Lyman alpha" d'hydrogène décalée à z=4,1. L'excès de lumière dans la bande étroite suggère la présence de la raie au même décalage spectral que la radio-galaxie centrale. Ceci a été confirmé pour vingt de ces objets avec des spectres très profonds.


 



 
 
Contacts à l'IAP
Carlos De Breuck

Tél. : 01 44 32 81 24 
Mél : debreuck@iap.fr
 

Liens utiles

Communiqué de l'ESO :
http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-2002/pr-07-02.html

Article publié dans: Astrophysical Journal Letters, Venemans et al,2002, ApJ 569, L11
Lien astro-ph : http://fr.arXiv.org/abs/astro-ph/0203249