Résumé
Il y a plusieurs techniques pour observer les galaxies à grand redshift, dans l’époque de la réionisation : (1) les quasars à grand z et leur émission Lyman-alpha, pour repérer la nature de l’absorption, prairie ou forêt ; (2) la technique de la cassure Lyman (LBG), qui permet de tracer la fonction de luminosité versus z ; (3) les émetteurs Lyman-alpha ou LAE ; (4) le traçage avec ALMA des raies de CO [CII] ; (5) l’utilisation des lentilles gravitationnelles, pour augmenter la sensibilité à grand redshift. Si on connaît bien l’histoire de la formation d’étoiles cosmique, au moins jusqu’au redshift z = 3, les plus grands redshifts sont encore incertains. Il semble bien que la chute soit prolongée après z = 6 − 8, mais les incertitudes sont grandes. Le nombre de quasars connus entre z = 5 et 7 a beaucoup augmenté (~ 500), mais au-delà de z = 7, ils se comptent sur les doigts de la main. Les quasars ont individuellement un fort pouvoir ionisant, jusqu’à 80 Mpc autour d’eux. Cette bulle ionisée permet aux photons de sortir et les émetteurs Lyman-alpha sont plus visibles dans le voisinage. D’autre part, les émetteurs Lyman-alpha suivent les grandes structures et s’observent en groupe : plus de 2 000 ont été observées récemment avec le télescope Subaru, et la forme des spectres nous renseignent sur leur environnement (ionisé ou pas). La raie de [CII], décalée vers le rouge, permet d’explorer des galaxies massives, formant des étoiles, à l’époque de réionisation. Les débuts avec ALMA ont été plus difficiles que prévu, à cause d’effets d’excitation. Les simulations doivent prévoir d’autres recettes pour la formation d’étoiles, le feedback, et la métallicité. Il est possible que la réionisation empêche le refroidissement du gaz et la formation d’étoiles dans les galaxies naines, ce qui allégerait le problème des satellites manquants du modèle standard ΛCDM. Les simulations prennent en compte la formation des étoiles massives de Population III (Pop III) uniquement pour la première génération. Les trous noirs peuvent aussi se former très tôt dans les environnements riches. L’observation de quasars à z > 6 montre que des trous noirs super-massifs peuvent se former très rapidement, soit à partir d’étoiles de Pop III, soit par effondrement direct.
