Comme un emplacement de Star Wars, cet amas de galaxies est loin, très loin et avec des origines il y a très, très longtemps. Il s'agit d'un énorme 9,6 milliards d'années-lumière, et les observations aux rayons X et infrarouges montrent que l'amas héberge des galaxies massives principalement anciennes. Cela signifie que les galaxies se sont formées lorsque l'univers était encore très jeune, donc trouver cet amas et pouvoir le voir fournit de nouvelles informations non seulement sur l'évolution précoce de la galaxie, mais aussi sur l'histoire de l'univers dans son ensemble.
Une équipe internationale d'astronomes de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre, de l'Université de Tokyo et de l'Université de Kyoto a découvert ce groupe en utilisant le télescope Subaru avec l'observatoire spatial XMM-Newton pour regarder dans différentes longueurs d'onde.
À l'aide de la caméra infrarouge multi-objets et du spectromètre (MOIRCS) sur le télescope Subaru, l'équipe a pu regarder dans les longueurs d'onde proche infrarouge, où les galaxies sont les plus lumineuses.
«L'instrument MOIRCS a une capacité extrêmement puissante de mesurer les distances aux galaxies. C'est ce qui a rendu notre observation difficile possible », a déclaré Masayuki Tanaka de l'Université de Tokyo. "Bien que nous n'ayons confirmé que plusieurs galaxies massives à cette distance, il existe des preuves convaincantes que l'amas est un véritable amas lié par gravitation."
Comme une carte de contour, les flèches dans l'image ci-dessus indiquent des galaxies qui sont probablement situées à la même distance, regroupées autour du centre de l'image. Les contours indiquent l'émission de rayons X de l'amas. Des galaxies avec des mesures de distance confirmées de 9,6 milliards d'années-lumière sont encerclées. La combinaison de la détection des rayons X et de la collecte de galaxies massives prouve sans équivoque un véritable amas lié par gravitation.
Le fait que les galaxies individuelles soient effectivement maintenues ensemble par la gravité est confirmé par des observations dans un régime de longueurs d'onde très différent: la matière entre les galaxies en amas est chauffée à des températures extrêmes et émet de la lumière à des longueurs d'onde beaucoup plus courtes que celles visibles à l'œil humain. L'équipe a donc utilisé l'observatoire spatial XMM-Newton pour rechercher ce rayonnement dans les rayons X.
"Malgré les difficultés à collecter des photons à rayons X avec une petite taille de télescope efficace similaire à la taille d'un télescope d'arrière-cour, nous avons détecté une signature claire de gaz chaud dans le cluster", a déclaré Alexis Finoguenov du Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics.
La combinaison de ces différentes observations dans des longueurs d'onde invisibles à l'œil humain a conduit à la découverte pionnière de l'amas de galaxies à une distance de 9,6 milliards d'années-lumière - quelque 400 millions d'années-lumière plus loin dans le passé que l'amas le plus éloigné connu auparavant.
Une analyse des données recueillies sur les galaxies individuelles montre que l'amas contient déjà une abondance de galaxies massives évoluées qui se sont formées environ deux milliards d'années plus tôt. Comme les processus dynamiques de vieillissement des galaxies sont lents, la présence de ces galaxies nécessite l'assemblage des amas par la fusion de groupes de galaxies massives, chacune nourrissant sa galaxie dominante. L'amas est donc un laboratoire idéal pour étudier l'évolution des galaxies, alors que l'univers n'avait que le tiers de son âge actuel.
Comme les amas de galaxies éloignées sont également d'importants traceurs de la structure à grande échelle et des fluctuations de densité primordiale dans l'univers, des observations similaires à l'avenir conduiront à des informations importantes pour les cosmologistes. Les résultats obtenus jusqu'à présent démontrent que les installations actuelles dans le proche infrarouge sont capables de fournir une analyse détaillée des populations de galaxies éloignées et que la combinaison avec les données de rayons X est un nouvel outil puissant. L'équipe poursuit donc la recherche de clusters plus éloignés.
Source: Institut Max Planck de physique extraterrestre
