Pour connaître le passé lointain de l'Univers, il faut pouvoir observer des objets très éloignés, donc de luminosités très faibles. L'observation d'un "champ profond" qui consiste à examiner pendant une longue durée une partie du ciel, permet de déceler les objets les plus distants.

Des astronomes français, américains, canadiens et anglais ont observé avec le satellites ISO (ESA) des galaxies lointaines, jusqu'à une époque où l'Univers n'avait que le tiers de son âge actuel. Les données ainsi obtenues dans le domaine de l'infrarouge ont été comparées avec celles acquises dans le visible et l'ultraviolet avec le télescope Canada-France-Hawaii (CNRS - CNRC - Université d'Hawaii) et le Hubble Space Telescope (NASA - ESA) et dans le domaine radio avec le Very Large Array (NRAO).

L'analyse des données d'ISO fait apparaître que ces galaxies sont le siège d'intenses formations d'étoiles qui ne sont pas observées dans les domaines visible et ultraviolet car le rayonnement issu de cette formation stellaire est absorbé par la poussière et réémis dans l'infrarouge.

Les galaxies les plus obscurcies sont dominées par des régions de formation d'étoiles très massives (donc très brillantes et de durées de vie courtes), dont les luminosités optiques sont fortement atténuées par d'importantes quantités de poussières. Les galaxies de ce type révélées par ISO produisent en moyenne cent fois plus d'étoiles que notre Galaxie. Elles sont relativement peu nombreuses, mais leurs luminosités considérables font qu'elles contribuent, à elles seules, à la moitié de la formation stellaire de l'Univers.

Les images de ces sources, fournies par le Hubble Space Telescope montrent que ces galaxies ont des morphologies très variées (fig. 1). La plupart d'entre elles présentent des signes d'interactions mutuelles très fortes qui, par effet de marée, déséquilibrent le gaz des galaxies et provoquent par effondrement gravitationnel des flambées de formation d'étoiles.
Le champ cosmologique étudié par ISO avait été préalablement observé au Télescope Canada France Hawaii (CFHT) et au Very Large Array (VLA). Il fait partie des champs cosmologiques étudiés par la collaboration franco-canadienne CFRS (Canada France Redshift Survey), qui a collecté près de mille spectres de galaxies faibles au CFHT. Son étude en ultraviolet et en lumière visible (20 nuits au CFHT, 40 heures au Hubble Space Telescope), en infrarouge (20 heures avec ISO) et en radio (120 heures avec le VLA) a produit le catalogue le plus complet de sources distantes observées à toutes les longueurs d'onde.

Globalement, les trois quarts de la formation stellaire dans l'Univers sont invisibles aux longueurs d'ondes ultraviolet et visible. Cela souligne le besoin d'observer en infrarouge, en millimétrique et en radio. Le petit nombre de galaxies détectées par ISO représentent la majeure partie de la formation stellaire qui échappe au domaine du visible, et devrait faire l'objet d'études de projets tels que le NGST (New Generation Space Telescope), le LSA (Large Southern Array) ou FIRST (Far InfraRed and Submillimeter Telescope).

L'équipe scientifique appartient à l'Observatoire de Paris (fédération de recherche du CNRS), au Commissariat à l'Energie Atomique, à l'Institut d'Astrophysique Spatiale (unité mixte du CNRS), à l'Université de Virginie (USA), à l'Institut d'Astrophysique de Paris (unité propre du CNRS), au Dominion Astronomical Observatory (Canada), à l'Université de Cardiff (Royaume Uni), et à l'Université de Toronto (Canada).