L'univers est un sacré grand endroit. Quand on regarde le ciel nocturne, presque tout ce que l'on peut voir à l'œil nu fait partie de notre galaxie: une étoile, un amas d'étoiles, une nébuleuse. Derrière les étoiles de la Voie lactée, par exemple, se trouve la galaxie Triangle. Nous trouvons ces «mondes insulaires» partout dans l'univers, où que vous regardiez, même dans les zones les plus sombres et les plus vides de l'espace, si seulement nous pouvons collecter suffisamment de lumière pour regarder assez profondément.
La plupart de ces galaxies sont si éloignées que même un photon voyageant à la vitesse de la lumière mettra des millions ou des milliards d'années à traverser l'espace intergalactique. Une fois, il a été émis par la surface d'une étoile lointaine, et maintenant il nous est enfin parvenu. Et si la vitesse de 299 792 458 mètres par seconde semble incroyable, le fait que nous n'ayons parcouru que 13,8 milliards d'années depuis le Big Bang signifie que la distance parcourue par la lumière est encore limitée.
Vous pensez probablement que la galaxie la plus éloignée de nous ne devrait pas être à plus de 13,8 milliards d'années-lumière de nous, mais ce serait une erreur. Vous voyez, en plus du fait que la lumière se déplace à une vitesse finie à travers l'univers, il y a un autre fait moins évident: le tissu de l'univers lui-même se dilate avec le temps.
Des solutions de relativité générale, qui excluaient totalement une telle possibilité, sont apparues en 1920, mais les observations qui sont venues plus tard - et ont montré que la distance entre les galaxies augmentait - nous ont permis non seulement de confirmer l'expansion de l'univers, mais même de mesurer le taux d'expansion et comment il changé au fil du temps. Les galaxies que nous voyons aujourd'hui étaient beaucoup plus éloignées de nous lorsqu'elles ont émis pour la première fois la lumière que nous avons reçue aujourd'hui.
Le Galaxy EGS8p7 détient actuellement le record de distance. Avec un décalage vers le rouge mesuré de 8,63, notre reconstruction de l'univers nous dit qu'il a fallu 13,24 milliards d'années pour que la lumière de cette galaxie nous atteigne. Avec un peu plus de maths, on se retrouve à voir cet objet alors que l'univers n'avait que 573 millions d'années, à peine 4% de son âge actuel.
Mais parce que l'univers s'est étendu tout ce temps, cette galaxie n'est pas à 13,24 milliards d'années-lumière; en fait, il est déjà à 30,35 milliards d'années-lumière. Et n'oubliez pas: si nous pouvions nous envoyer instantanément un signal de cette galaxie, il couvrirait une distance de 30,35 milliards d'années-lumière. Mais si vous nous envoyez plutôt un photon de cette galaxie, alors grâce à l'énergie sombre et à l'expansion du tissu spatial, il ne nous atteindra jamais. Cette galaxie est déjà partie. La seule raison pour laquelle nous pouvons l'observer avec les télescopes Keck et Hubble est que le gaz neutre bloquant la lumière en direction de cette galaxie était assez rare.
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Hubble Mirror contre James Webb Mirror
Mais ne pensez pas que cette galaxie est la plus éloignée des galaxies les plus lointaines que nous verrons jamais. Nous voyons des galaxies à une telle distance aussi loin que notre équipement et l'Univers nous le permettent: moins le gaz neutre, plus la galaxie est grande et lumineuse, plus notre instrument est sensible, plus nous voyons loin. Dans quelques années, le télescope spatial James Webb pourra regarder encore plus loin, car il pourra capter la lumière d'une longueur d'onde plus longue (et donc avec un grand redshift), pourra voir une lumière qui n'est pas bloquée par un gaz neutre, pourra voir des galaxies plus pâles que nos modernes télescopes (Hubble, Spitzer, Keck).
En théorie, les toutes premières galaxies devraient apparaître avec un redshift de 15-20.