Cette nuit, dans la grande ourse…
Si vous levez les yeux au-dessus de l’horizon, vous recevrez quelques photons de la galaxie GN-z11 !
Ci-dessous, ce que mon petit « Clic-clac-Kodak » peut encore vous fournir.
Voilà comment elle était il y a 13,4 milliards d'années, 400 millions d'années seulement après le Big-Bang :
C’est la plus ancienne et la plus lointaine de notre univers !
Bon d’accord, il faut deviner, parce que ça n’a rien d’évident et mon appareil visait mon écran d’ordinateur…
Âgée de 13,4 milliards d'années et située en arrière-plan de la constellation de la Grande Ourse, on la découvre donc, sur le cliché de Hubble, telle qu'elle était seulement 400 millions d'années après le Big-Bang.
Elle pulvérise ainsi le précédent record établi avec la galaxie EGSY8p7, vieille de 13,2 milliards d'années-lumière.
Un bond en arrière de 200 millions d'années qui nous ramène dans la petite enfance de l'Univers, relativement peu de temps après que les toutes premières étoiles se soient formées, autour de 200 à 300 millions d'années après le Big-Bang dont l’âge estimé est de l’ordre de 13,6 à 13,7 milliards d’années.
Avant rien n’existait et de toute façon, nous ne pourrions pas « voir » pour atteindre l’horizon ultime de la création et je vais vous dire pour quelle raison logique.
On rappelle à l’occasion que pour dater les objets du cosmos, telle que cette galaxie, les scientifiques se basent sur les caractéristiques de la lumière que nous recevons d'eux. Le mouvement d'une source lumineuse qui s'éloigne d'un observateur provoque une augmentation de la longueur d'onde de la lumière perçue, se traduisant par un décalage vers le rouge. Un « Redshift » d'autant plus fort que la source lumineuse se déplace rapidement.
Un phénomène de proportionnalité qui est une constante dite de Hubble (H0) qui, après observation calcule qu'une galaxie située à 1 mégaparsec (environ 3,26 millions d'années-lumière) de l'observateur s'éloigne du fait de l'expansion de l'univers, et donc hors effet d'un mouvement propre de l'objet, négligeable à très grande distance à une vitesse de 70 km/s.
Une galaxie située à 10 Mpc s'éloigne donc à une vitesse de 700 km/s, etc.
En conséquence de quoi une galaxie qui serait située à plus de 4.000 Mpc (14 milliards d'années-lumière) s'éloignerait de nous à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière, ce qui n’est pas possible pour être une vitesse indépassable maintes fois vérifiée.
Vous pigez mieux le souci de l’âge de l’univers et de notre « horizon », là ?
Aussi, dans un univers en perpétuelle expansion comme le nôtre, les objets les plus lointains sont aussi ceux qui s'éloignent le plus vite. Ainsi, plus un objet céleste observé nous envoie une lumière rougeâtre, plus celui-ci est vieux.
Dans le cas qui nous intéresse, la galaxie EGSY8p7 affichait un « Redshift » de 8,68, contre 11,1 pour GN-z11.
Quant aux spécificités de la nouvelle trouvaille, hormis sa distance et son âge, on en sait à ce stade évidemment assez peu. Les chercheurs, qui ont publié leurs résultats mardi dernier dans the Astrophysical Journal, estiment qu'elle est environ 25 fois plus petite que notre galaxie et que sa masse est de l'ordre d'un milliard de Soleil contre plus de 200 milliards pour notre Voie lactée.
Pour autant, les chercheurs se disent extrêmement surpris de trouver une galaxie contenant déjà autant d'étoiles à une époque si reculée.
Elle en produirait vingt fois plus que notre galaxie aujourd'hui.
« C'est étonnant qu'une galaxie si massive ait pu exister seulement de 200 à 300 millions d'années après que les premières étoiles ont commencé à se former », estime l'un des coauteurs de l'étude.
« C’est incroyable qu’une galaxie si massive existait 200 à 300 millions d’années seulement après la formation des premières étoiles. Cela nécessite une croissance rapide, la production d’étoiles à un rythme soutenu, pour former une galaxie équivalent à des milliards de masses solaire », précise-t-il.
Pour les chercheurs, des galaxies aussi brillantes ne devraient pas exister à cette époque. Et pourtant…
L'entrée en service du télescope « James-Webb », prévue en 2018, permettra sans doute, en remontant encore plus loin et avec plus de précision, dans le temps, d'élucider cette énigme.
Car plus on regarde « loin », plus on regarde « vieux ».
Une photo fabuleuse et je ne sais pas si vous vous rendez compte.
Notre galaxie, que l’on peut voir sous la forme d’un vaste nuage diffus d’étoiles les nuits claires qui traverse l’horizon de biais, la voie lactée, n’existe que depuis 13,21 milliards d’années.
Par comparaison, la Terre n’a que 4,543 milliards d’années et l’humanité, bien moins que ça.
Autrement dit, la lumière de GN-z11 a été émise, 200 millions d’années après la singularité primitive, à un moment où notre propre galaxie n’existait même pas encore, pour s’être formée que quelques deux cents de millions d’années plus tard.
Une quasi-contemporaine en somme.
Mais située à un autre bout de l’univers, parce que séparée de de 13,4 milliards d’années-lumière de distance…
Comment la physique explique cet immense paradoxe ?
On était où, à cette époque-là ?
Eh bien à peu près au même endroit – par rapport aux sources lumineuses les plus éloignées.
C’est la théorie de l’inflation cosmologique.
Une phase d'expansion très violente qui aurait permis à l’univers de grossir d'un facteur considérable d’au moins 1026 et probablement immensément plus (de l'ordre de 101.000.000), voire plus encore dans certains modèles.
Un modèle probable qui offre à la fois une solution au problème de l'horizon ainsi qu'au problème de la platitude.
Le problème de l’horizon tient justement dans le paradoxe apparent qui se posait : Comment rendre compatible l'observation du fond diffus cosmologique qui indique qu'à très grande échelle l'univers est homogène et isotrope avec la contrainte issue de la relativité indiquant que certaines régions de l'univers sont si éloignées qu'il semblerait qu'elles n'aient jamais pu échanger d'information depuis le Big-Bang ?
Quant au problème de la platitude, il s’agit de la difficulté pour les théories d'expliquer que l'espace paraisse plat, c'est-à-dire que sa courbure ne soit pas détectable.
En fait, il s’agit de notre impossibilité de faire cohabiter le temps de Planck et l'âge de l'univers.
Le temps ou « ère de Planck », désigne la période de l'histoire de l'Univers au cours de laquelle les quatre interactions fondamentales (électromagnétisme, interaction faible, interaction forte et gravitation) étaient unifiées, c'est-à-dire qu'elles s'appliquaient en même temps, ce qui empêche de la décrire à l'aide de la relativité générale ou de la physique quantique, puisque ces théories sont incomplètes et ne sont valables que quand la gravitation et les effets quantiques peuvent être étudiés séparément…
Un « truc » de fou qui est apparu tout de suite après le Big-bang, la singularité originelle.
La durée de l'ère de Planck est estimée de l'ordre de 10-43 seconde.
Sa durée exacte est, dans ce cadre, déterminée par le contenu matériel exact de l'Univers à ce moment-là.
Une valeur donnée qu'à titre indicatif. L'ère de Planck pourrait donc désigner la période d'Univers qui s'étendrait jusqu'à 10-43 seconde à compter de l'hypothétique instant zéro.
Cette phase d'expansion se serait produite à l'issue de l'ère de Planck ou relativement peu après (de l'ordre de 10-35 seconde) l'ère de Planck.
À l'issue de l'inflation, l'univers était encore extrêmement dense et chaud.
On pense que sa masse volumique devait être de l'ordre de 1086, voire 1094 kilogrammes par mètre cube et que l’eau pure (pas celle d’I-Cube qui flotte même poumons rétrécis « pèse » 103 kilogrammes/m3), et sa température est estimé entre 1026, voire 1028 kelvin.
On rappelle que le fond diffus de l’univers est actuellement de 2,7 kelvin.
Et que personnellement je « chauffe », tout comme vous, autour de 310,15° K.
Soit 2,7° kelvin au-dessus du zéro absolu, barrière indépassable, ou plus rien n’a d’énergie même résiduelle.
Bref, si l’enfer est chaud, ce doit être ça.
À moins que ce soit l’essence divine elle-même.
Ce qui n’empêche pas bibi de poser la question suivante : Et maintenant, puisque GN-z11 s’éloigne de nous a une vitesse quasi-luminique compte tenu de sa distance et de son « Redshift », où se réfugie-t-elle ?
Réponse dans 13,4 milliards d’années, à moins que la constante de Hubble nous l’efface purement et simplement de notre champ de vision d’ici quelques 200 à 300 millions d’années : Qui vivra verra à ce moment-là !
C’est vous dire si je suis impatient, là, optimiste que je reste…
Bonne fin de week-end à toutes et à tous !
I3
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