GN-z11

GN-z11
Image illustrative de l’article GN-z11
La galaxie GN-z11 superposée à une image du relevé GOODS-Nord
Données d’observation
(Époque J2000.0)
Constellation Grande Ourse[1]
Ascension droite (α) 12h 36m 25,46s[1]
Déclinaison (δ) +62° 14′ 31,4″ [1]
Décalage vers le rouge 11,1[2]

Localisation dans la constellation : Grande Ourse

(Voir situation dans la constellation : Grande Ourse)
Astrométrie
Distance ∼ 13,4 milliards d'a.l. (∼ 4,11 Gpc)
Caractéristiques physiques
Type d'objet Galaxie
Masse ~1 × 109 M☉
Liste des galaxies

GN-z11 était, à sa découverte en mars 2016, la plus lointaine et la plus ancienne galaxie connue dans l'univers observable[3]. Elle se situe dans la constellation de la Grande Ourse et se caractérise par un décalage vers le rouge photométrique (redshift) de 11,1, ce qui la place à une distance de 13,4 milliards d'années-lumière et à une distance comobile d'approximativement 32 milliards d'années-lumière de la Terre[4],[n 1].

Désignation

Le nom de la galaxie est dérivé de sa localisation dans le relevé GOODS-Nord (GN) et la valeur de son décalage vers le rouge est particulièrement élevée (z = 11)[5]. GN-z11 est observée telle qu'elle était il y a 13,4 milliards d'années, soit 400 millions d'années après le Big Bang. Si la Terre avait existé à cette époque, elle s'en serait alors trouvée à une distance de 2,7 milliards d'années-lumière[n 2].

Découverte

La galaxie GN-z11 a été identifiée par une équipe chargée de l'analyse des données issues du télescope spatial Hubble et du télescope spatial Spitzer dans le cadre du Great Observatories Origins Deep Survey-Nord (GOODS-Nord)[6],[7]. L'équipe de chercheurs a utilisé la caméra Wide Field Camera 3 de Hubble pour mesurer la distance de GN-z11 par spectroscopie. La découverte a été annoncée en mars 2016.

GN-z11 est plus ancienne d'environ 150 millions d'années que la précédente détentrice du record, EGSY8p7, située dans la constellation du Bouvier[5]. Elle est observée juste après le début de l'ère de réionisation[8].

En 2020, une nouvelle étude confirme que cette galaxie composée d'environ un milliard d'étoiles est bien la plus lointaine observée avec un décalage vers le rouge mesuré à 10,957[9].

Cette galaxie a été de nouveau observée en février 2023 par le télescope spatial James Webb avec le spectrographe NIRSpec. Son décalage vers le rouge a été établi très précisément comme étant de z = 10,6034 et non de z = 11,1 ni de z = 10,957 comme mesuré précédemment[10].

De nombreuses raies d'émission ont été détectées : C III] λλ 1907,1909, [O II] λλ 3726,3729, O III] λλ 1660,1666, O III] λ 4363, [Ne III] λ 3869, Mg II λλ 2795,2802, He I λ 3889+H8 et He II λ 1640[10].

Nature de GN-z11

En 2024 est annoncé que la galaxie est le siège du plus ancien trou noir détecté à ce jour, à la suite d'observations menées avec le télescope James-Webb. Il est daté de 430 millions d'années après le Big Bang[11].

GN-z11 a été observée avec le spectrographe MIRI (en anglais : Mid InfraRed Instrument, « instrument pour l'infrarouge moyen ») le 13 mars 2024, permettant ainsi une spectroscopie de la galaxie couvrant son spectre optique. Les raies d'émission [O III] 5008Å et Hα ont été détectées et résolues spectroscopiquement [12].

Les auteurs de l’étude afférente n’ont trouvé aucune preuve d'une composante dominante de la raie d'émission Hα retraçant une région à large raie dans un noyau galactique actif (AGN) de type 1. L'existence d'un trou noir en accrétion dominant le continuum optique et les raies d'émission de GN-z11 n'est pas compatible avec les luminosités mesurées des raies Hα et [O III] 5008Å. Cependant, la sensibilité des données actuelles collectées ne permet pas d'exclure complètement que la raie d’émission Hα, large et faible, retrace une contribution mineure d’un trou noir actif dans l'optique. Une spectroscopie plus approfondie de GN-z11 est nécessaire pour le confirmer de manière décisive[12] .

Les auteurs de l’étude concluent que le spectre optique de GN-z11 est plus cohérent avec celui d'une galaxie à sursauts de formation d'étoiles, massive, compacte et de faible métallicité [12].

Caractéristiques

La galaxie est environ 25 fois plus petite que la nôtre, la Voie Lactée pour une masse 100 fois plus faible. Pourtant, les formations d'étoiles y sont 20 fois plus importantes, ce qui explique sa forte luminosité[13]. La galaxie est observée environ 40 millions d'années après la formation des premières étoiles, et présente un rythme de formation stellaire particulièrement élevé. L'existence même d'une galaxie aussi massive à une époque aussi précoce de l'univers est en contradiction avec les modèles actuels de formation des galaxies[8].

Notes et références

Notes

  1. ↑ À première vue, une distance de 32 milliards d'années-lumière semble en dehors des limites de l'univers observable puisque l'âge de notre Univers est estimé à 13,8 milliards d'années environ et que la lumière parcourt une année-lumière par an. Cependant, à cause de l'expansion de l'Univers, la distance de 13,4 milliards d'années-lumière parcourue par la lumière depuis GN-z11 jusqu'à la Terre s'est étendue à une distance de 32 milliards d'années-lumière au cours des 13,4 milliards d'années qu'il a fallu à la lumière pour nous atteindre.
  2. ↑ d(t=témission) = d(aujourd'hui) / (z+1) = 32 milliards d'anées-lumières / (11+1) = 2,7 milliards d'années-lumière.

Références

  1. 1 2 3 (en) « Hubble Team Breaks Cosmic Distance Record - Fast Facts », HubbleSite, (consulté le ).
  2. ↑ (en) P. A. Oesch, G. Brammer, P. van Dokkum et al., « A Remarkably Luminous Galaxy at z=11.1 Measured with Hubble Space Telescope Grism Spectroscopy », Astrophysical Journal,‎ (arXiv 1603.00461, lire en ligne [PDF]).
  3. ↑ (en) Irene Klotz, « Hubble Spies Most Distant, Oldest Galaxy Ever », Discovery News,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  4. ↑ (en) « Astronomers Spot Most Distant Galaxy—At Least For Now », sur Phenomena (consulté le ).
  5. 1 2 (en) « Hubble Team Breaks Cosmic Distance Record », sur NASA TV, (consulté le ).
  6. ↑ (en) « Hubble breaks cosmic distance record », sur SpaceTelescope.org, (consulté le ).
  7. ↑ (en) « Hubble Team Breaks Cosmic Distance Record - Full », sur HubbleSite.org, (consulté le ).
  8. 1 2 (en) Hubble ESA, Garching, Germany, « Most distant galaxy: Hubble breaks cosmic distance record », Astronomy Magazine, (consulté le ).
  9. ↑ « C'est confirmé, GN-Z11 est bien la galaxie la plus éloignée jamais observée par les chercheurs. », sur fredzone.org, (consulté le ).
  10. 1 2 (en) Andrew J. Bunker et al., « JADES NIRSpec Spectroscopy of GN-z11: Lyman-α emission and possible enhanced nitrogen abundance in a z = 10.60 luminous galaxy », A&A, vol. 677, A88,‎ (lire en ligne [PDF])
  11. ↑ « Une équipe internationale d'astronomes a découvert le plus ancien trou noir de l'Univers », sur rtbf.be, (consulté le )
  12. 1 2 3 (en) J. Álvarez-Márquez et al., « Insight into the starburst nature of Galaxy GN-z11 with JWST MIRI spectroscopy », A&A, vol. 695,‎ (lire en ligne [PDF])
  13. ↑ (en) « GN-z11 : la galaxie la plus lointaine de l’Univers », sur cieletespace.fr, (consulté le ).

Voir aussi

Liens connexes

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