Les auteurs de ce travail rapportent la découverte de la galaxie confirmée la plus éloignée découverte à ce jour, connue sous le nom de z8-GND-5296, qui se trouve actuellement à environ 30 milliards d’années-lumière de la Terre. Ici sur Terre, nous voyons à quoi ressemblait la galaxie seulement 700 millions d’années après le Big Bang ; à peine 5% de l’âge actuel de l’Univers de 13,82 milliards d’années.
La transition se produit lorsque l’électron d’un atome d’hydrogène passe du premier état excité à l’état fondamental, ce qui conduit à l’émission d’un photon d’une longueur d’onde de 1216 angströms. Cependant, l’émission Lyman-α ne sera pas observée à 1216 angströms pour ces galaxies lointaines mais à des longueurs d’onde plus longues. Cet effet, connu sous le nom de redshift, est causé par l’expansion de l’Univers, qui étire la longueur d’onde de la lumière lors de son voyage vers la Terre. En mesurant à quel point chaque spectre s’est déplacé vers des longueurs d’onde plus longues, les auteurs ont pu déterminer avec précision la distance à chaque galaxie.
Le spectre mesuré par les auteurs pour z8-GND-5296 (voir la figure ci-dessous) a donné un décalage vers le rouge de z = 7,51, qui dépasse le précédent détenteur du record spectroscopique de z = 7,2. À partir du spectre, les auteurs ont également pu déterminer que la galaxie forme des étoiles à un rythme extrêmement élevé, environ 330 masses solaires chaque année, ce qui est plus de 100 fois supérieur au rythme de notre propre Voie lactée. 
Ce taux élevé était quelque peu inattendu, car les galaxies à z > 7 comme z8-GND-5296 devraient avoir des taux de formation d’étoiles plus proches d’environ 10 masses solaires par an. Encore plus surprenant, il existe une autre galaxie formant des étoiles à un rythme tout aussi élevé dans la même petite zone d’étude que z8-GND-5296 a été trouvée. Les auteurs ont noté que la présence des deux galaxies dans une zone relativement petite du ciel est hautement improbable et pourrait signifier que la plupart des galaxies de l’univers primitif formaient des étoiles à des taux beaucoup plus élevés qu’on ne le pensait auparavant.
Sur les 43 galaxies pour lesquelles les auteurs ont mesuré les spectres, z8-GND-5296 était la seule galaxie à avoir une forte émission Lyman-α, bien que les auteurs s’attendent à avoir trouvé environ six de ces galaxies. Pour expliquer ces résultats, les auteurs ont émis l’hypothèse que leurs observations sondaient peut-être l’époque de l’histoire de l’Univers à laquelle il s’est transformé d’hydrogène principalement neutre en hydrogène gazeux ionisé (une ère connue sous le nom de réionisation).
L’hydrogène gazeux neutre absorbe très efficacement les photons Lyman-α, et si la plupart des 43 galaxies observées se sont formées lorsque l’Univers était principalement neutre, alors l’émission Lyman-α de ces galaxies pourrait potentiellement rester cachée des observations. Ainsi, l’abondance de galaxies lointaines avec et sans émission Lyman-α peut aider à réduire le temps exact de réionisation. Ces détails sont actuellement assez incertains et constituent une question ouverte importante en astronomie. D’autres observations de galaxies à décalage vers le rouge élevé comme z8-GND-5296 peuvent potentiellement offrir une puissante sonde des propriétés de l’Univers à cette époque importante de son histoire.
Des cosmochimistes de l’Université de Californie à San Diego ont résolu un mystère de longue date dans la formation du système solaire : l’oxygène, l’élément le plus abondant de la croûte terrestre, suit un schéma étrange et anormal dans les roches les plus anciennes et les plus vierges, celle qui doit résulter d’un processus chimique différent des réactions bien connues qui forment les minéraux contenant de l’oxygène sur Terre.
Une galaxie à formation rapide d’étoiles 700 millions d’années après le Big Bang à z = 7,51
Sur plusieurs dizaines de galaxies candidates z > 7 observées par spectroscopie, seules cinq ont été confirmées par émission Lyman-alpha, à z = 7,008, 7,045, 7,109, 7,213 et 7,215. La petite fraction de galaxies confirmées peut indiquer que la fraction neutre dans le milieu intergalactique (IGM) augmente rapidement à z > 6,5, car Lyman-alpha est diffusé par résonance par le gaz neutre. Cependant, les petits échantillons et la profondeur limitée des observations précédentes rendent ces conclusions provisoires. Nous rapportons ici les résultats d’une étude spectroscopique dans le proche infrarouge profond de 43 z > 6,5 galaxies.
Nous ne détectons qu’une seule galaxie, confirmant qu’un processus rend Lyman-alpha difficile à détecter. La ligne d’émission détectée à 1,0343 um est probablement une émission Lyman-alpha, plaçant cette galaxie à un décalage vers le rouge z = 7,51, une époque 700 millions d’années après le Big Bang. Les couleurs de cette galaxie sont compatibles avec une teneur importante en métaux, ce qui implique que les galaxies s’enrichissent rapidement. Nous mesurons un taux de formation d’étoiles étonnamment élevé de 330 Msol/an, plus d’un facteur 100 supérieur à celui observé dans la Voie lactée. Une telle galaxie est inattendue dans une enquête de notre taille, ce qui suggère que l’univers primitif pourrait abriter des sites de formation d’étoiles plus intenses que prévu.
https://astrobites.org/2013/10/29/the-most-distant-confirmed-galaxy/