Les scientifiques ont un nouvel aperçu de la naissance des premières galaxies. Dans une nouvelle simulation époustouflante, les chercheurs ont retracé les conséquences de « l’âge sombre » de l’univers, notamment l’apparition des premières galaxies qui ont commencé à briller environ 380 000 ans après. le Big Bang.
Lumina, le programme derrière la simulation, répertorie 2 milliards d’années de temps cosmique et représente une bonne partie des 13,8 milliards d’années d’histoire de notre univers. Les résultats ont été publiés lundi 26 octobre dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
« Les autres simulations ne peuvent pas zoomer aussi loin », co-auteur de l’étude Marc Vogelsbergerprofesseur de physique au MIT, a déclaré dans une déclaration. « La différence entre les échelles les plus petites et les plus grandes que nous simulons est plus grande que dans toute autre simulation. »
Une vidéo publiée parallèlement au journal montre ce que les scientifiques ont vu. L’équipe a zoomé sur une zone d’environ 1,6 milliard d’années-lumière pour en savoir plus sur la façon dont les ingrédients de l’espace créent les galaxies.
Illuminer l’âge des ténèbres cosmiques
Au cours des premières années de notre univers, un brouillard d’atomes d’hydrogène neutres s’est progressivement formé, bloquant la lumière des premières étoiles. L’hydrogène servait de « linceul » et ne rendait la lumière visible que lorsque les galaxies commençaient à se former. Cette période ancienne et enveloppée est connue sous le nom d’Âge des Ténèbres Cosmiques.
La vidéo commence au milieu de cette époque, environ 45 millions d’années après le Big Bang. En zoomant sur une petite partie de l’univers simulé, il révèle lentement un halo gazeux laissant place à de jeunes galaxies qui brillent de mille feux en son sein. Les calculs incluent matière noireles étoiles, les gaz et les rayonnements – tous contribuant à la réémergence de la lumière cosmique.
« Nous voyons que c’est ici que se forment les premières galaxies », premier auteur Olivier Zierun ancien chercheur postdoctoral et astrophysicien computationnel au MIT qui travaille maintenant à l’Université Harvard, a déclaré dans le communiqué. « Et les premières étoiles se forment dans ces premières galaxies. Ces étoiles créent ensuite un rayonnement. La simulation suit ensuite ce rayonnement, et nous pouvons effectuer un zoom arrière pour voir comment ce rayonnement se propage depuis les étoiles, à travers l’univers, jusqu’à ce qu’à un moment donné, il ionise de l’hydrogène neutre. «
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Lumina vise à mettre en valeur deux phénomènes clés de l’histoire du jeune univers : la réionisation de l’hydrogène et la réionisation de l’hélium — une première pour un programme de ce type. La réionisation décrit comment le milieu intergalactique, ou la zone située entre les galaxies, est passé de l’hydrogène neutre aux ions chargés négativement.
La réionisation de l’hydrogène a eu lieu lorsque la lumière ultraviolette des jeunes étoiles et galaxies a frappé l’hydrogène, éliminant les électrons chargés négativement des molécules d’hydrogène – un processus qui a également permis à la lumière de briller à travers le brouillard. La réionisation de l’hélium s’est produite lorsque des trous noirs supermassifs, qui ont beaucoup d’énergie, ont brisé des molécules d’hélium neutres.
L’équipe a déclaré que la simulation pourrait éventuellement être utilisée pour valider les observations au télescope de l’univers primitif, en particulier celles axées sur la cartographie de plusieurs galaxies en même temps.
