Hubble Legacy Field : la plus grande image de l’évolution de l’Univers jamais réalisée

Après avoir fourni de nombreuses images spectaculaires de l’Univers aux astronomes depuis 1990, le télescope spatial Hubble récidive, mais cette fois-ci avec la plus grande vue de l’Univers jamais capturée. Le Hubble Legacy Field contient plusieurs centaines de milliers de galaxies en un seul cliché. Une mosaïque galactique extrêmement riche en informations car elle permet de relater l’évolution des galaxies depuis leur formation.

La mosaïque du ciel profond, créée à partir de près de 7500 expositions individuelles, fournit un large portrait de l’Univers lointain, contenant 265’000 galaxies s’étendant sur 13.3 milliards d’années, jusqu’à 500 millions d’années seulement après le Big Bang. Les galaxies les plus faiblement lumineuses et les plus éloignées ne représentent qu’un dix milliardième de la luminosité de ce que l’œil humain peut percevoir. L’histoire évolutive de l’Univers est également relatée dans cette vue d’ensemble.

L’image montre comment les galaxies évoluent au fil du temps, formant les galaxies géantes visibles dans l’Univers proche. Ce projet ambitieux, appelée Hubble Legacy Field, combine également les images de plusieurs observations sur les champs profonds de Hubble, notamment l’eXtreme Deep Field (XDF), la vision la plus profonde de l’Univers. La gamme de longueurs d’onde s’étend de la lumière ultraviolette au proche infrarouge, capturant les caractéristiques clés de l’assemblage de galaxies au fil du temps.

Un instantané pour mieux comprendre l’histoire et l’évolution des galaxies

« Maintenant que nous sommes allés plus en profondeur que lors des précédentes missions, nous exploitons beaucoup plus de galaxies lointaines dans le plus grand ensemble de données jamais produit par Hubble » déclare Garth Illingworth de l’Université de Californie, responsable de l’équipe qui a assemblé l’image. « Cette image contient toute l’histoire de l’évolution des galaxies dans l’univers, depuis leur début jusqu’à leur formation complète ».

Aucune image ne surpassera celle-ci avant le lancement des futurs télescopes spatiaux. « Nous avons conçu cette mosaïque comme un outil à utiliser par nous et par d’autres astronomes » indique Illingworth. « On espère que cette mission d’observation conduira à une compréhension encore plus cohérente, approfondie et précise de l’évolution de l’Univers dans les années à venir ».

L’image donne un vaste catalogue de galaxies lointaines. « De telles mesures haute résolution des diverses galaxies de ce catalogue permettent de nombreuses études extragalactiques » déclare Katherine Whitaker, astrophysicienne à l’université du Connecticut. « Souvent, ce type de relevés a donné lieu à des découvertes inattendues qui ont eu un grand impact sur notre compréhension de l’évolution des galaxies ».

Les galaxies sont les « marqueurs de l’espace », comme les décrivait l’astronome Edwin Hubble il y a un siècle. Les galaxies permettent aux astronomes de suivre l’expansion de l’Univers, de donner des indices sur la physique sous-jacente du cosmos, de montrer l’origine des éléments chimiques ainsi que les conditions qui ont conduit à l’apparition de notre système solaire.

Une vue considérablement plus large que les observations précédentes

Cette vue plus large contient environ 30 fois plus de galaxies que dans les champs profonds précédents. Le nouveau portrait, une mosaïque de plusieurs instantanés, couvre presque toute la largeur de la pleine Lune. Le XDF, qui a observé plus profondément dans l’espace que cette vue plus large, se situe dans cette région, mais il couvre moins d’un dixième du diamètre de la pleine Lune.

Le Legacy Field révèle également un ensemble d’objets insolites. Beaucoup d’entre eux sont les restes du passé chaotique galactique de l’Univers, une époque du début de l’Univers où de petites et jeunes galaxies sont entrées en collision et ont fusionné avec d’autres galaxies.

Assembler toutes les observations a été un énorme travail. L’image comprend le travail collectif de 31 programmes Hubble par différentes équipes d’astronomes. Hubble a passé plus de temps sur cette zone minuscule que sur toute autre région du ciel, totalisant plus de 250 jours, représentant près des trois quarts de l’année. « Notre objectif était de rassembler les 16 années d’exposition au sein d’une même image » explique Dan Magee, de l’Université de Californie, responsable du traitement des données de l’équipe.

« Auparavant, la plupart de ces expositions n’étaient pas rassemblées de manière cohérente et ne pouvaient être pleinement utilisées par aucun chercheur. Les astronomes peuvent sélectionner les données qu’ils souhaitent dans le Legacy Field et les utiliser immédiatement, au lieu d’avoir à réaliser une réduction des données avant de procéder à une analyse scientifique ».

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Cette vidéo part d’un zoom sur quelques milliers de galaxies et dézoome progressivement afin de révéler le Hubble Legacy Field :

L’image, ainsi que les expositions individuelles qui composent la nouvelle vue, sont disponibles pour la communauté astronomique mondiale par le biais de l’archive Mikulski pour télescopes spatiaux (MAST). MAST, une base de données en ligne de données astronomiques de Hubble et d’autres missions de la NASA, est située à l’Institut des sciences du télescope spatial à Baltimore.

Le Legacy Field : fruit de l’évolution du télescope Hubble

Le télescope spatial Hubble a parcouru un long chemin en prenant des clichés de plus en plus profonds de l’Univers lointain. Après le lancement de Hubble en 1990, les astronomes ont débattu de la question de savoir si cela valait la peine d’utiliser une partie du temps du télescope pour participer à une mission localisée afin de prendre une très longue exposition d’un petit morceau de ciel apparemment vierge.

L’image Hubble Deep Field obtenue en 1995 a capturé plusieurs milliers de galaxies invisibles en un seul point. Cet effort audacieux constituait une démonstration historique et une preuve de concept déterminante qui a ouvert la voie aux futures images en champ profond. En 2002, l’Advanced Camera for Surveys de Hubble est allée encore plus loin pour découvrir 10’000 galaxies en un seul instantané.

Les astronomes ont utilisé les expositions prises par la caméra à champ large 3 (WFC3) de Hubble, installée en 2009, pour assembler l’eXtreme Deep Field en 2012. Contrairement aux caméras Hubble précédentes, la WFC3 du télescope couvre une plage de longueurs d’onde plus étendue, allant de l’ultraviolet au proche infrarouge.

Un travail préliminaire pour les télescopes de nouvelle génération

Cette nouvelle mosaïque d’images est la première d’une série d’images du Hubble Legacy Field. L’équipe travaille actuellement sur une deuxième série totalisant plus de 5200 expositions de Hubble, dans une autre zone du ciel. À l’avenir, les astronomes espèrent élargir la gamme multi-longueurs d’onde des images existantes afin d’inclure des données infrarouges plus longues et des observations de rayons X de haute énergie provenant de deux autres grands observatoires de la NASA, le télescope spatial Spitzer et l’observatoire de rayons X Chandra.

Le grand nombre de galaxies de l’image Legacy Field est également une cible de choix pour les futurs télescopes. « Cela va vraiment préparer le terrain pour le futur Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) de la NASA » déclare Illingworth.

« Le Legacy Field est un guide pour WFIRST, qui capturera une image 100 fois plus grande qu’une photo typique de Hubble. En seulement trois semaines d’observations effectuées par WFIRST, les astronomes seront en mesure d’assembler un champ beaucoup plus profond, plus de deux fois plus grand que le Legacy Field » conclut-il.

Source : NASA