Nous nous sommes tous parfois posé les grandes questions : « Quelle est la taille de l’univers ? » ou « Comment et quand les galaxies se sont-elles formées ? ». Les astronomes prennent ces questions très au sérieux et utilisent des outils fantastiques qui repoussent les limites de la technologie pour tenter d’y répondre. Le professeur Nobunari Kashikawa, du département d’astronomie de l’université de Tokyo, est animé par sa curiosité pour les galaxies. Il a notamment recherché la plus lointaine que nous puissions observer afin de savoir comment et quand elle a vu le jour.
« D’après les études précédentes, la galaxie GN-z11 semble être la galaxie détectable la plus éloignée de nous, à 13,4 milliards d’années-lumière, soit 134 non-millions de kilomètres (c’est 134 suivi de 30 zéros) », a déclaré Kashikawa. « Mais mesurer et vérifier une telle distance n’est pas une tâche facile. »
Kashikawa et son équipe ont mesuré ce que l’on appelle le décalage vers le rouge de GN-z11 ; cela fait référence à la façon dont la lumière s’étire, devient plus rouge, plus elle voyage loin. Certaines signatures chimiques, appelées lignes d’émission, impriment des motifs distincts dans la lumière des objets distants. En mesurant l’étirement de ces signatures révélatrices, les astronomes peuvent déduire la distance que la lumière a dû parcourir, donnant ainsi la distance de la galaxie cible.
« Nous avons examiné spécifiquement la lumière ultraviolette, car c’est la zone du spectre électromagnétique dans laquelle nous nous attendions à trouver les signatures chimiques décalées vers le rouge », a déclaré Kashikawa. « Le télescope spatial Hubble a détecté la signature à plusieurs reprises dans le spectre de GN-z11. Cependant, même le télescope Hubble ne peut pas résoudre les lignes d’émission dans l’ultraviolet au degré dont nous avions besoin. Nous nous sommes donc tournés vers un spectrographe terrestre plus moderne, un instrument de mesure des lignes d’émission, appelé MOSFIRE, qui est monté sur le télescope Keck I à Hawaï. »
Le MOSFIRE a capturé les lignes d’émission de GN-z11 en détail, ce qui a permis à l’équipe de faire une bien meilleure estimation sur sa distance que ce qui était possible à partir des données précédentes. Lorsque l’on travaille avec des distances à ces échelles, il n’est pas judicieux d’utiliser nos unités familières de kilomètres ou même des multiples de celles-ci ; à la place, les astronomes utilisent une valeur connue sous le nom de nombre de décalage vers le rouge, désigné par z. Kashikawa et son équipe ont amélioré la précision de la valeur z de la galaxie d’un facteur 100. Si des observations ultérieures peuvent le confirmer, les astronomes pourront alors affirmer en toute confiance que GN-z11 est la galaxie la plus lointaine jamais détectée dans l’univers.