Pour la première fois, les scientifiques ont utilisé des télescopes à base de terre pour revenir à l’aube cosmique – une époque il y a plus de 13 milliards d’années lorsque la lumière des premières étoiles a commencé à remodeler notre univers.
La lumière résiduelle de cette ancienne époque est des millimètres en longueur d’onde et extrêmement faible, ce qui signifie que bien que les observatoires spatiaux aient pu y regarder, le signal est noyé par le rayonnement électromagnétique dans l’atmosphère de la Terre avant que les télescopes au sol peuvent détecter la lumière primordiale.
Mais maintenant, en déployant un télescope spécialement conçu, les scientifiques du projet Cosmology à grande échelle (classe) ont détecté des traces que les premières étoiles ont laissées sur la lumière de fond du Big bang. Ils ont publié leurs conclusions le 11 juin Le journal astrophysique.
« Les gens pensaient que cela ne pouvait pas être fait du sol », a déclaré le co-auteur de l’étude Mariage de TobiasChef de projet de classe et professeur de physique et d’astronomie à l’Université Johns Hopkins, dit dans un communiqué. « L’astronomie est un domaine limité à la technologie, et les signaux micro-ondes de l’aube cosmique sont célèbres difficiles à mesurer. Les observations au sol sont confrontées à des défis supplémentaires par rapport à l’espace. Surmonter ces obstacles fait de cette mesure une réalisation significative. »
L’observatoire de classe se situe à une altitude de 16 860 pieds (5 138 mètres) dans les Andes du désert d’Atacama du nord du Chili. Le télescope, qui a obtenu sa première lumière en 2016, est réglé pour étudier le ciel à des fréquences micro-ondes. En plus de l’activer à Carte 75% du ciel nocturnela sensibilité sans précédent du télescope lui permet de recevoir des signaux micro-ondes de l’aube cosmique, ou des premiers milliards d’années de la vie de l’univers.
Pendant les 380 000 premiers années après Big bangl’univers était rempli d’un nuage d’électrons si dense que la lumière ne pouvait pas traverser. Mais notre cosmos a finalement élargi et refroidi, et les électrons ont été capturés par des protons pour former des atomes d’hydrogène.
Ces atomes d’hydrogène ont non seulement permis une lumière de longueur d’onde à micro-ondes pour se déplacer librement – remplissant l’espace de fond micro-ondes cosmique (CMB) – mais aussi, où il était suffisamment dense, s’est effondré sous la gravité et enflammé pour former les premières étoiles. La lumière de ces étoiles a ensuite réionisé les poches d’hydrogène non affluxes, séparant leurs électrons de sorte que certains sont entrés en collision avec la lumière du CMB, ce qui la provoque est polarisée.
Le signal de cette partie polarisée du CMB est une partie vitale du puzzle cosmologique; Sans cela, notre image du début de l’univers reste boueuse.
Et tandis que les efforts des télescopes spatiaux passés, tels que la sonde d’anisotropie micro-ondes de la NASA (WMAP) et le télescope spatial Planck de l’Agence spatiale européenne, ont comblé certaines parties de cet espace, leurs images contiennent du bruit et, étant des satellites, ne pouvaient pas être modifiées et améliorées une fois déployées en orbite.
« Mesurer ce signal de réionisation plus précisément est une frontière importante de la recherche de fond micro-ondes cosmiques », co-auteur Charles Bennettun professeur de physique à Johns Hopkins qui a dirigé la Mission Space WMAP, a déclaré dans le communiqué.
Pour arriver à ces observations, les chercheurs ont comparé les données de télescope de classe avec celles des missions Planck et WMAP, rétrécissant un signal commun pour la lumière micro-ondes polarisée.
« Pour nous, l’univers est comme un laboratoire de physique. De meilleures mesures de l’univers aident à affiner notre compréhension de la matière noire et des neutrinos, des particules abondantes mais insaisissables qui remplissent l’univers », a ajouté Bennett. « En analysant des données de classe supplémentaires à l’avenir, nous espérons atteindre la précision la plus élevée possible qui est réalisable. »
