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Les astronomes ont produit l’une des cartes cosmiques les plus précises et les plus complètes jamais réalisées, révélant une brillante « mer de lumière » qui imprégnait l’univers primitif.
Contrairement à d’autres cartes universelles, cette représentation 3D est composée de lumière émise par un seul élément : l’hydrogène, l’élément le plus simple et le plus abondant de l’univers, qui émet de grandes quantités d’un longueur d’onde spécifique de la lumière lorsqu’il est excité par l’énergie des étoiles proches.
La nouvelle recherche, décrite dans un article publié le 3 mars dans Le journal d’astrophysiquefait partie de l’expérience sur l’énergie sombre du télescope Hobby-Eberly (HETDEX), une étude du ciel qui vise à éclairer comment énergie sombre et la gravité façonnent l’univers. Les chercheurs peuvent désormais comparer leurs simulations avec ces nouvelles données recueillies avec le télescope Hobby-Eberly de l’observatoire McDonald au Texas, pour évaluer en quoi les modèles cosmologiques diffèrent des observations.
Une façon passionnante de voir l’univers de bébé
Lorsque les atomes d’hydrogène sont bombardés par un rayonnement stellaire, ils sont excités et émettent de la lumière Lyman-alpha, une longueur d’onde spécifique dans la partie ultraviolette de l’atmosphère. spectre électromagnétique.
Les galaxies massives et brillantes sont plus faciles à détecter, mais les structures galactiques plus faibles et les immenses nuages de gaz interstellaires qui forment les étoiles et les galaxies sont restés largement indétectés – jusqu’à présent.
Pour révéler la mer de lumière qui imprégnait le cosmos naissant, les chercheurs ont utilisé une technique appelée cartographie d’intensité de ligne, qui se concentre sur les longueurs d’onde révélatrices, ou émissions spectrales de signature, émises par différents éléments. Les astronomes peuvent donc utiliser la cartographie linéaire pour tracer la concentration et la distribution de ces éléments spécifiques dans le cosmos, formant ainsi une carte des galaxies lumineuses et des nuages de gaz incandescents éclairés par des atomes d’hydrogène excités.
La cosmologie consiste à effectuer un zoom arrière
Lors de l’étude individuelle galaxiesdes étoiles ou d’autres objets célestes discrets, les astronomes analysent leurs caractéristiques en zoomant. La cosmologie, cependant, nécessite un zoom dehors. En conséquence, l’enquête HETDEX n’observe pas des galaxies individuelles mais plutôt la lumière combinée de chaque objet dans une région désignée du ciel. En conséquence, les astronomes peuvent collecter simultanément des données intégrées provenant d’une multitude de galaxies et de nuages de gaz intergalactiques.
« Imaginez que vous êtes dans un avion qui regarde vers le bas », co-auteur de l’étude Julien Muñozcosmologiste théorique à l’Université du Texas à Austin, a déclaré dans un déclaration. « La manière « traditionnelle » de réaliser des études de galaxies revient à cartographier uniquement les villes les plus lumineuses : vous apprenez où se trouvent les grands centres de population, mais vous manquez tous ceux qui vivent dans les banlieues et les petites villes. La cartographie de l’intensité, c’est comme regarder la même scène à travers une fenêtre d’avion tachée : vous obtenez une image plus floue, mais vous capturez toute la lumière et pas seulement les points les plus brillants. »
Dans sa quête pour comprendre l’énergie noire et cartographier plus d’un million de galaxies brillantes, HETDEX « a rassemblé plus de 600 millions de spectres sur une superficie équivalente à plus de 2 000 pleines lunes, créant un ensemble de données sans précédent », ont déclaré les chercheurs dans un autre communiqué. déclaration.
Un âge d’or de la cartographie cosmique
La méthode de cartographie rendue possible par HETDEX offre une autre façon d’examiner les forces motrices de la cosmologie et la manière dont la masse est distribuée dans l’univers.
« Ces nouvelles cartes 3D nous permettent d’étudier comment les galaxies se regroupent », co-auteur de l’étude Karl Gebhardtprofesseur d’astrophysique à l’Université du Texas à Austin, a déclaré à Live Science par e-mail. « Le responsable du rapprochement des galaxies est la gravité. Ainsi, en étudiant les propriétés de regroupement, nous comprenons les propriétés de la gravité et la quantité de masse existante », a expliqué Gebhardt.
Considérer les structures galactiques comme un collectif est inestimable pour mesurer les fluctuations de densité à grande échelle à travers le cosmos afin d’explorer l’influence de énergie sombrel’entité mystérieuse qui semble accélérer l’expansion de l’univers.
Sans surprise, détecter les signaux des galaxies anciennes est difficile, « mais exclure le signal faible de tout le reste – galaxies faibles au premier plan, bruit du détecteur, artefacts produits par les techniques d’analyse, sources de lumière dispersées comme la lune, faibles raies d’absorption/émission de l’atmosphère terrestre, est encore plus difficile », co-auteur de l’étude. Robin Ciardulloprofesseur d’astronomie et d’astrophysique à Penn State et responsable des observations de HETDEX, a déclaré à Live Science par e-mail.
La prochaine étape consiste à améliorer les techniques de réduction du bruit et à séparer les signaux souhaités des nombreux contaminants astronomiques et terrestres. Les chercheurs peuvent ensuite utiliser des sources plus faibles et des objets de moindre masse comme traceurs de l’évolution cosmique pour contraindre de manière plus robuste pesanteur modèles.
« Le Hobby-Eberly est un télescope pionnier », a déclaré Muñoz. « Et avec la mise en ligne de nouveaux instruments complémentaires, nous entrons dans un âge d’or pour cartographier le cosmos. »
