Nous savons enfin ce qui a allumé les lumières à l’aube de l’histoire : ScienceAlert

Nous savons enfin ce qui a apporté la lumière au vide sombre et informe de l’univers primitif.

Selon les données des télescopes spatiaux Hubble et James Webb, les photons volant librement à l’aube du premier univers étaient à l’origine de petites galaxies naines dans lesquelles la vie s’est enflammée, dissipant le brouillard d’hydrogène trouble qui remplissait l’espace intergalactique. Nouveau papier La recherche a été publiée en février.

« Cette découverte révèle le rôle crucial que les galaxies ultra-légères ont joué dans l’évolution de l’univers primitif. » L’astrophysicienne Irina Chemerinska a déclaré De l’Institut d’Astrophysique de Paris.

« Ils produisent des photons ionisants qui convertissent l’hydrogène neutre en plasma ionisé lors de la réionisation cosmique. Cela souligne l’importance de comprendre les galaxies de faible masse pour façonner l’histoire de l’univers. »

Au début de l’univers, quelques minutes après le Big Bang, l’espace était rempli d’un épais brouillard de plasma ionisé. Le peu de lumière qu’il y avait pouvait pénétrer ce brouillard ; Au lieu de cela, les photons auraient simplement été dispersés par les électrons libres flottant, rendant ainsi l’univers sombre.

À mesure que l’univers se refroidissait, après environ 300 000 ans, les protons et les électrons ont commencé à se rassembler pour former de l’hydrogène neutre (et un peu d’hélium). La plupart des longueurs d’onde de la lumière étaient capables de pénétrer dans ce milieu neutre, mais il y avait peu de sources lumineuses pour la produire. Mais de cet hydrogène et de cet hélium sont nées les premières étoiles.

Ces premières étoiles émettaient un rayonnement suffisamment puissant pour retirer les électrons de leur noyau et réioniser le gaz. Mais à ce stade, l’univers s’était tellement étendu que le gaz s’était répandu et ne pouvait plus empêcher la lumière de briller. Environ un milliard d’années après le Big Bang, fin de la période connue sous le nom d’aube cosmique, l’univers était complètement réionisé. Tada ! Les lumières se sont allumées.

READ  Covid : l'armée américaine affirme être sur le point de développer un vaccin contre toutes les variantes et les coronavirus

Mais parce qu’il y a tellement de flou dans l’aube cosmique, et parce qu’elle est si faible et lointaine dans le temps et l’espace, nous avons eu du mal à voir ce qui se passe à l’extérieur. Les scientifiques pensaient que les sources responsables de la majeure partie de cette brume devaient être puissantes : des trous noirs massifs dont l’accrétion produit une lumière vive, par exemple, et des galaxies massives au milieu de la formation d’étoiles (les bébés étoiles produisent beaucoup de rayonnement ultraviolet).

Le télescope James Webb a été conçu en partie pour observer l’aube de l’univers et tenter de comprendre ce qui s’y cache. Ce fut un énorme succès, révélant toutes sortes de surprises sur cette période cruciale dans la formation de notre univers. Étonnamment, les observations au télescope indiquent désormais que les galaxies naines sont les principaux acteurs de la réionisation.

Une image en champ profond prise par le télescope James Webb montre certaines des sources que les chercheurs ont identifiées comme étant les moteurs de la réionisation. (Hakim Ateeq/Sorbonne Université/JWST)

Une équipe internationale dirigée par l’astrophysicien Hakim Atiq de l’Institut d’astrophysique de Paris s’est tournée vers les données du télescope James Webb sur un groupe de galaxies appelé Abell 2744, étayées par les données de Hubble. Abell 2744 est si dense que l’espace-temps se courbe autour d’elle, formant une lentille cosmique. Toute lumière lointaine qui nous parvient à travers cet espace-temps est amplifiée. Cela a permis aux chercheurs de voir de petites galaxies naines près de l’aube cosmique.

Ils ont ensuite utilisé le télescope James Webb pour obtenir des spectres détaillés de ces petites galaxies. Leur analyse a révélé que ces galaxies naines constituent non seulement le type de galaxie le plus abondant dans l’univers primitif, mais qu’elles sont également beaucoup plus brillantes que prévu. En fait, les recherches de l’équipe montrent que les galaxies naines sont 100 fois plus nombreuses que les grandes galaxies et que leur production totale est quatre fois supérieure au rayonnement ionisant normalement supposé pour les grandes galaxies.

READ  Des chercheurs médicaux de Harvard découvrent des propriétés surprenantes de prévention de la douleur

« Combinées, ces forces cosmiques émettent plus qu’assez d’énergie pour accomplir la mission. » Atik a dit« Malgré leur petite taille, ces galaxies de faible masse produisent d’énormes quantités de rayonnement énergétique, et leur abondance pendant cette période est si grande que leur impact collectif pourrait transformer l’état tout entier de l’univers. »

C’est la meilleure preuve à ce jour du pouvoir de la réionisation, mais il reste encore du travail à faire. Les chercheurs ont observé une petite partie du ciel ; Ils doivent être sûrs que l’échantillon qu’ils choisissent n’est pas seulement une collection anormale de galaxies naines, mais plutôt un échantillon qui représente l’ensemble de la population à l’aube de l’univers.

Les scientifiques ont l’intention d’étudier davantage de régions de lentilles cosmiques dans le ciel pour obtenir un échantillon plus large des premiers amas de galaxies. Mais les résultats ne sont très intéressants que pour cet échantillon. Les scientifiques recherchent des réponses à la réionisation depuis que nous en connaissons l’existence. Et nous sommes sur le point de lever enfin le brouillard.

« Nous sommes désormais entrés en territoire inconnu avec JWST. » a déclaré l’astrophysicien Thimya Nanayakkara De l’Université de technologie de Swinburne en Australie.

« Ce travail ouvre des questions plus passionnantes auxquelles nous devons répondre dans nos efforts pour retracer l’histoire évolutive de nos débuts. »

La recherche a été publiée dans nature.

La version originale de cet article a été publiée en mars 2024.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *