ULAS J221728.18+001819.2

Pendant une certaine durée après le Big Bang, l'Univers s'est trouvé dans un remarquable état d'homogénéité, comme le montre l'observation du fond diffus cosmologique. Ses fluctuations varient en effet de moins d'une partie pour cent mille. Il n'y avait pas ou peu de structures dans l'Univers, et donc pas de galaxies. On doit alors se demander comment l'univers uniformément réparti du CMB a pu devenir l'univers agglutiné que nous voyons aujourd'hui.

La théorie la mieux acceptée concernant la façon dont ces structures sont apparues veut que toutes les structures à grande échelle de l'Univers que nous observons aujourd'hui se soient formées consécutivement à l'accroissement de la fluctuation primordiale de densité. Il s'agit de changements locaux minimes de la densité de l'univers initial, alors confiné dans un volume réduit. Au fur et à mesure du refroidissement de l'Univers, des agrégats de matière noire ont commencé à se condenser, puis, à l'intérieur, du gaz a commencé sa condensation. Les fluctuations primordiales ont attiré par gravitation le gaz et la matière noire vers les zones les plus denses, ce qui a engendré les graines de ce qui allait plus tard devenir des galaxies. Ces structures ont constitué les premières galaxies. À ce stade, l'Univers était presque exclusivement constitué d'hydrogène, d'hélium et de matière noire. Peu après la formation des premières protogalaxies, l'hydrogène et l'hélium gazeux dont elles étaient constituées commencèrent à se condenser pour constituer les premières étoiles. Ainsi se formèrent les premières galaxies. En 2007, avec le télescope de l'observatoire W. M. Keck, une équipe du California Institute of Technology découvrit 6 étoiles en formation dans une galaxie située à 13,2 milliards d'années-lumière (mesure des distances en cosmologie), et donc créées lorsque l'Univers n'était âgé que de 500 millions d'années[5] - [6].

Dans ses premiers âges, l'Univers était le siège de phénomènes extrêmement violents, et les galaxies crûrent très rapidement, évoluant par accrétion de galaxies de masses inférieures. Le résultat de ce processus est l'empreinte laissée dans la distribution des galaxies de l'Univers proche (voir l'image du relevé 2dF Galaxy Redshift Survey). Les galaxies ne sont pas des objets isolés dans l'espace, mais se distribuent plutôt selon de grands réseaux cosmiques de filaments. Aux endroits où se rencontrent ces filaments, des amas de galaxies denses se constituent, qui ont commencé comme les petites fluctuations de densité. En conséquence, la distribution des galaxies est étroitement liée à la physique de l'Univers primordial.

Malgré ses nombreuses réussites, cette image ne suffit pas à expliquer la variété des structures que nous observons parmi les galaxies. Celles-ci apparaissent avec une grande variété de formes, depuis les galaxies elliptiques arrondies et sans particularité, jusqu'aux galaxies spirales dont la forme aplatie rappelle celles de crêpes[6].

La galaxie NGC 7674, une galaxie lumineuse en infrarouge.

Sa magnitude absolue de -26.72 ± 0.61 (correspondant à une luminosité intrinsèque de 4,19¹⁰ L_☉[9]) fait qu'elle peut être considérée comme une galaxie lumineuse en infrarouge, même si dans ce cas, elle une galaxie faiblement lumineuse dans cette catégorie de galaxies. L'origine de cette forte luminosité peut provenir de sursauts de formation d'étoiles voire un noyau galactique actif. Cette luminosité est impliquée dans une variété de phénomènes astrophysiques intéressants comme la formation de quasars et de galaxies elliptiques. Les caractéristiques générales de ses galaxies font que ULAS J2217+0018 peut être plongée dans un halo de matière noire ayant une masse d'environ 10 000 milliards de masses solaires[10] - [11].

Sa distance a été estimée par méthode du décalage vers le rouge[1].

Le décalage vers le rouge (redshift en anglais) est un phénomène astronomique de décalage vers les grandes longueurs d'onde des raies spectrales et de l'ensemble du spectre — ce qui se traduit par un décalage vers le rouge pour le spectre visible — observé parmi les objets astronomiques lointains. Le décalage des raies spectrales des galaxies ou objets dont on mesure se décalage, un simple calcul permet d'estimer la distance nécessaire pour que les raies spectrales soient décalées dans l'infrarouge (pour ULAS J2217+0018) par l'effet Doppler.

Les premières estimations de son décalage vers le rouge ont été effectuées par photométrie avec les données infrarouge du télescope infrarouge du Royaume-Uni. Ses premières estimations ont donné un décalage vers le rouge de 0.64000[9], ce qui équivaut à une distance de 5,5 milliards d'années-lumière[2]. Les estimations par photométrie sont souvent fausses, puisque seule une spectroscopie peut confirmer la distance et le décalage des raies spectrales. La distance de 11,1 milliards d'années-lumière a été estimée par décalage vers le rouge spectroscopique, ce qui signifie que la mesure a été effectuée sur le décalage des raies spectrales de la galaxie. La mesure spectroscopique s'est faite avec le télescope spatial Chandra et son instrument ACIS, lors d'une étude de l'amas de galaxies SSA22 (en), et a donné une valeur de décalage de 2,44[1], qui équivaut à une distance 11,1 milliards d'années-lumière[2].

• (en) ULAS J221728.18+001819.2 sur la base de données Simbad du Centre de données astronomiques de Strasbourg.
• (en) ULAS J221728.18+001819.2 sur la base de données NASA/IPAC Extragalactic Database.