Repérée grâce aux télescopes spatiaux Hubble et Spitzer, elle est distante de près de 13,4 milliards d'années-lumière.

Située dans la Grande Ourse, la petite galaxie découverte par une équipe d'astrophysiciens américains et néerlandais est vue telle qu'elle était lorsque l'Univers n'avait que 400 millions d'années !

GN-z11 détrône EGSY8p7, dans le Bouvier, pour le titre de galaxie la plus lointaine jamais observée.

« C'est un objet un peu particulier, étonnamment brillant dans cette région du ciel », commente Jean-Paul Kneib, professeur d'astrophysique à l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et spécialiste de l'Univers lointain.

La galaxie a été choisie parmi une dizaine de candidates car elle était la plus brillante dans le champ céleste que fouillaient les astronomes - une surface couvrant l'équivalent de la Pleine Lune sur la voûte céleste.

Vue « seulement » 400 millions d'années après le big bang, GN-z11 est 25 fois plus petite que la Voie lactée pour une masse 100 fois plus faible. Pourtant, les formations d'étoiles y sont 20 fois plus importantes. Cette lointaine galaxie est une vraie pouponnière stellaire, ce qui explique sa forte luminosité intrinsèque.

Une galaxie en fuite

Pour mesurer la distance des galaxies lointaines, les astronomes utilisent le phénomène de décalage vers le rouge, ou redshift. Un objet qui émet principalement dans le domaine visible du spectre lumineux peut être observé dans l'infrarouge s'il est très lointain : les longueurs d'onde émises sont étirées par l'expansion de l'Univers, phénomène découvert par l'Américain Edwin Hubble il y a près d'un siècle.

Ce phénomène implique que la plupart des galaxies s'éloignent de nous. Le rapport entre la lumière observée et celle émise intrinsèquement par l'objet permet d'obtenir la valeur du redshift. Il est établi à 11,1 pour GN-z11, plus éloignée qu'EGSY8p7 dont le redshift est de 8,68.

« Le spectrophotomètre utilisé pour l'analyse de la lumière de cette galaxie est calibré pour étudier des longueurs d'onde comprises entre 1,2 à 1,6 micromètre, soit pour un redshift compris entre 9,7 et 11,3 », explique Johan Richard, astronome au Centre de recherche astrophysique de Lyon (Cral).

GN-z11 a probablement contribué à tirer l'univers des "ages sombres" en le rendant transparent à la lumière, pendant sa réionisation. Crédit : adapté de NASA, ESA, and P. Oesch (Yale University)

En attendant le JWST

Les résultats de l'étude menée par Pascal Oesch (Université de Yale) sont néanmoins à prendre avec précaution. Quoique l'analyse des données soit « bonne », comme le souligne Jean-Paul Kneib, celles-ci restent délicates à manipuler. Pour des galaxies aussi lointaines, le « spectre de la lumière reçu peut avoir été contaminé par d'autres objets alentour », explique Johan Richard.

Pour des données plus précises, les astrophysiciens européens et américains devront attendre le lancement du télescope spatial James Webb, doté d'un miroir de 6,5 m de diamètre. Réalisé conjointement par l'ESA et la Nasa, il devrait remplacer l'actuel télescope Hubble en 2018.