Une étude, dont les résultats intitulés «Discovery of a galaxy cluster with a violently starbursting core at z=2.506» sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal, et disponibles en pdf sur arxiv.org, rapporte la découverte du plus lointain amas de galaxies connu dans l'Univers, grâce à une combinaison d'observations réalisées par les plus grands télescopes du monde.

Rappelons tout d'abord que «les amas de galaxies constituent les plus grandes accumulations de matière soudées par la gravitation nées depuis le Big Bang» et que, «selon le scénario accepté de formation hiérarchique des structures», ils seraient apparus en dernier, «après les étoiles puis les galaxies». C'est pour cette raison que, pour tester notre compréhension de l’histoire de l’Univers, il est fondamental de rechercher les premiers amas de galaxies formés dans l’Univers.

L'amas de galaxies détecté dans le cadre de l'étude ici présentée nous fait remonter de 11,5 milliards d'années dans le passé de l'Univers, alors qu'il n'avait que 2,5 milliards d'années. L'instantané de cet amas, obtenu «en combinant les observations des télescopes IRAM-NOEMA, JVLA, Chandra, ALMA, VLT et HST1», fait voir «17 galaxies en pleines 'flambées d'étoiles' (grosse activité de formation stellaire)». Cette région est si compacte que la poussière interstellaire absorbe sa lumière, ce qui explique aisément que cet amas de galaxies ait échappé jusqu'ici aux observations.

C'est pour cela que son existence a été repérée, dans la gamme des couleurs infrarouges, «par l’observatoire IRAM-NOEMA, qui a mesuré avec précision la distance des galaxies en captant la signature de la molécule de monoxyde carbone présente en abondance dans ces galaxies naissantes». Ensuite, «ces mesures ont été confirmées avec le VLT et le JVLA» tandis que «la preuve définitive de la puissante gravité régnant dans cet amas est venue de la détection par l’observatoire spatial Chandra de son gaz intergalactique chauffé à plusieurs millions de degrés».

Par rapport aux amas de galaxies «classiquement observés», cet amas de galaxies présente «un très fort taux de formation d’étoiles, preuve qu’il a été découvert juste après sa naissance»: en effet, jusqu’ici, «les galaxies appartenant à des amas étaient généralement observées 'mortes', ne formant plus de nouvelles générations d’étoiles» alors que, dans l'amas en question, «les galaxies forment leurs étoiles au rythme très élevé de plusieurs centaines par an, ce qui permet d’étudier comment les galaxies se transforment en 'société', lorsqu’elles sont constituées en amas de galaxies».

La découverte, pour la première fois, d'un amas de galaxies, «apparu alors que l’Univers était encore très jeune», dont «les galaxies vivent encore leur phase d’adolescence, en pleines flambées d’étoiles», montre que cet amas appartient à «une région exceptionnelle de l’Univers, où la matière est plus concentrée que partout ailleurs». Il en découle que «son existence à elle seule perturbe les modèles théoriques des astrophysiciens».