Une immense structure de galaxies était déjà en train de s’assembler alors que l’Univers était encore très jeune.
Les astronomes l’ont appelée COSMOS-z3.1-A. Sa lumière a voyagé pendant environ 11,7 milliards d’années avant de nous parvenir. Nous la voyons donc telle qu’elle était seulement 2,1 milliards d’années après le Big Bang. À cette époque, les grandes structures de l’Univers étaient encore en pleine formation.
Le télescope Víctor M. Blanco de 4 m sous son dôme à Cerro Tololo, au Chili, utilisé dans cette découverte.
Crédit : CTIO/NOIRLab/NSF/AURA. Licence CC BY 4.0.
Pour comprendre ce qui a été découvert, il faut oublier l’image d’un simple amas de galaxies. COSMOS-z3.1-A rassemble plusieurs zones très denses, qui devraient finir par former des amas. L’ensemble constitue ce que les astronomes appellent un proto-superamas : l’ancêtre d’une structure regroupant plusieurs amas de galaxies.
Les chercheurs ont reconstitué cette région en trois dimensions. Ils ont combiné des galaxies repérées sur des images avec des mesures plus précises de leurs distances. Ces observations proviennent notamment des télescopes Keck et Gemini, ainsi que de l’instrument DESI. Cette méthode réduit le risque de confondre des galaxies réellement voisines avec des objets simplement alignés dans le ciel.
La carte obtenue révèle dix grandes concentrations de matière dans COSMOS-z3.1-A. La structure est étirée et comporte plusieurs prolongements reliant ses zones les plus denses. Ces filaments pourraient acheminer de la matière vers les régions où les galaxies et les futurs amas grandissent.
Vue annotée du champ de COSMOS-z3.1-A, montrant la position des principales concentrations de galaxies du proto-superamas.
Crédit : CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA ; traitement T.A. Rector, M. Zamani, D. de Martin. Licence CC BY 4.0.
Sa taille et sa masse future sont particulièrement remarquables. Les calculs indiquent que l’ensemble pourrait évoluer vers une structure dépassant 2 000 000 milliards de masses solaires aujourd’hui. Cela représente plusieurs milliers de fois la masse de la Voie lactée. Les chercheurs ont aussi étudié COSMOS-z3.1-C, une autre grande concentration située à la même époque.
Pourquoi remonter aussi loin ? Les superamas actuels sont le résultat de milliards d’années d’évolution sous l’effet de la gravité. Retrouver leurs ancêtres permet de suivre cette construction beaucoup plus tôt. COSMOS-z3.1-A devient ainsi le proto-superamas confirmé le plus lointain de ce type étudié par cette équipe.
La méthode devrait maintenant servir à rechercher d’autres structures très anciennes. Le programme ODIN observe de vastes régions du ciel et dispose encore d’autres champs à analyser. Les futures données de l’observatoire Vera C. Rubin pourront compléter ces observations et aider à suivre la croissance des amas sur une plus grande partie de l’histoire cosmique.
