Les premières étoiles de l’univers 
Notre premier aperçu des premières étoiles de l’univers peut nous aider à comprendre ce qui compose la matière noire. De nouvelles observations ont révélé de l’hydrogène gazeux à l’époque où les étoiles commençaient tout juste à s’allumer, et le gaz semble avoir interagi avec des particules de matière noire.
Les premières étoiles de l’univers 
En bref
(1). Les toutes premières étoiles et galaxies de l’univers n’étaient pas comme les objets que nous voyons aujourd’hui. Les astronomes remontent le temps pour découvrir comment les premiers objets de l’univers sont apparus.
(3). Les observations et les simulations informatiques suggèrent que les objets à l’origine de la réionisation auraient pu être des étoiles aussi massives qu’un million de soleils ou les rejets gazeux d’énormes trous noirs.
Il y a environ 13,8 milliards d’années, à peine 400 000 ans environ après le Big Bang, l’univers s’est brusquement assombri. Avant cette époque, tout l’univers visible était un plasma chaud, bouillonnant et bouillonnant – un nuage dense de protons, de neutrons et d’électrons. Si quelqu’un avait été là pour le voir, l’univers aurait ressemblé à un brouillard de soupe aux pois, mais d’une luminosité aveuglante. Vers 400 000 ans, cependant, l’univers en expansion s’est suffisamment refroidi pour que des atomes d’hydrogène se forment enfin, un événement connu sous le nom de recombinaison. Le brouillard s’est levé, l’univers a continué à se refroidir et tout est rapidement devenu noir. Après l’éclat inimaginable du Big Bang et ses conséquences immédiates, le cosmos est entré dans ce que les astronomes appellent l’âge sombre de l’univers.![PDF] Godzilla, a monster lurks in the Sunburst galaxy | Semantic Scholar](https://d3i71xaburhd42.cloudfront.net/60bfce6da1c5675dc145d971b02452948c30a9f3/9-Figure5-1.png)
Et ils étaient sombres. Car même lorsque les premières étoiles ont commencé à s’allumer, leur lumière brillait le plus dans la partie ultraviolette du spectre – exactement le type de lumière que le gaz hydrogène nouvellement formé à tendance à absorber. L’univers a échangé son brouillard chaud et lumineux primordial contre un brouillard froid et sombre. Finalement, ce brouillard se lèverait, mais comment il l’a fait est une question qui a longtemps dérouté les astronomes. Peut-être que cela a été accompli par les premières étoiles, dont la lumière intense a graduellement mais sans relâche brisé l’hydrogène dans un processus appelé réionisation. Peut-être que l’énergie de réionisation provenait plutôt du rayonnement généré par le gaz chaud en spirale dans des trous noirs géants.
La clé pour comprendre comment et quand la réionisation a eu lieu est de trouver les objets les plus anciens de l’univers et d’essayer de démêler leur nature et leurs origines. Quand les premières étoiles se sont-elles allumées et à quoi ressemblaient-elles ? Comment les étoiles individuelles se sont-elles assemblées en galaxies, et comment ces galaxies ont-elles formé les trous noirs supermassifs qui se trouvent au cœur de presque toutes ? À quel moment de cette progression des étoiles aux galaxies puis aux trous noirs la réionisation a-t-elle eu lieu ? Et le processus a-t-il été graduel ou abrupt ? Les astrophysiciens se posent bon nombre de ces questions depuis les années 1960. Ce n’est que récemment, cependant, que les télescopes et les modèles informatiques sont devenus suffisamment puissants pour offrir des réponses. Les ordinateurs ont maintenant simulé l’émergence et l’évolution des premières étoiles de l’univers. Et les télescopes recueillent des lueurs révélatrices de lumière moins d’un demi-milliard d’années après le Big Bang, une époque où les premières galaxies n’en étaient qu’à leurs balbutiements.Superstars
Il y a une dizaine d’années, les astronomes pensaient qu’ils avaient une bonne idée de la naissance de la première génération d’étoiles. Immédiatement après la recombinaison, les atomes d’hydrogène qui remplissaient le cosmos se sont répartis uniformément dans l’espace. En revanche, la matière noire, que les physiciens pensent être constituée de particules invisibles qui n’ont pas encore été identifiées, avait déjà commencé à s’agglutiner dans des nuages appelés halos, d’une moyenne comprise entre 100 000 et un million de masses solaires. La gravité de ces halos a aspiré l’hydrogène. Au fur et à mesure que le gaz devenait de plus en plus concentré et réchauffé, il s’est transformé en lumière, créant les premières étoiles de l’univers.
En principe, cette première génération d’étoiles géantes, connues des astronomes sous le nom d’étoiles de population III, aurait pu briser le voile gazeux des atomes d’hydrogène et réioniser l’univers. Mais beaucoup dépend des caractéristiques exactes de ces étoiles. S’ils n’étaient pas assez brillants ou ne vivaient pas assez longtemps, ils ne seraient pas capables de terminer le travail.
Les caractéristiques de ces étoiles dépendent fortement de leur taille. Il y a dix ans, les astronomes pensaient qu’ils seraient uniformément gigantesques, chacun avec environ 100 fois la masse du soleil. La raison : lorsqu’un bloc de gaz essaie de s’effondrer sous l’effet de la gravité, il se réchauffe. La chaleur crée ce qu’on appelle une pression de rayonnement qui s’oppose à la gravité ; à moins que l’étoile ne puisse évacuer une partie de cette chaleur, l’effondrement s’arrêtera.
Les premières étoiles étaient principalement composées d’hydrogène, qui est relativement terrible pour évacuer la chaleur. (Les étoiles comme notre soleil ont également des traces petites mais critiques d’éléments tels que l’oxygène et le carbone, qui les aident à se refroidir.) En conséquence, une protoétoile dans l’univers primitif continuerait à accumuler de l’hydrogène gazeux, mais la haute pression l’empêcherait de former un noyau dense qui éclaterait en une réaction de fusion – une réaction qui repousserait une grande partie du gaz environnant dans l’espace. L’étoile se gaverait de plus en plus de gaz jusqu’à ce qu’elle construise un noyau massif et diffus. Maintenant, cependant, dit Thomas Greif, qui a créé certaines des simulations les plus sophistiquées de la formation d’étoiles précoces tout en travaillant comme boursier postdoctoral à l’Université de Harvard, « les choses semblent un peu plus compliquées ». Ces simulations les plus récentes incluent non seulement la gravité, mais également des équations décrivant les rétroactions générées par l’hydrogène de plus en plus pressurisé à mesure que le gaz s’effondre. Il s’avère que l’effondrement d’un nuage d’hydrogène peut se produire de différentes manières. Dans certains cas, les premières étoiles auraient pu être jusqu’à un million de fois plus massives que le soleil. Dans d’autres, le nuage qui s’effondrerait se serait fragmenté, créant plusieurs étoiles de quelques dizaines de masses solaires seulement.
Ces énormes différences de taille impliquent en conséquence d’énormes variations dans les durées de vie possibles des premières étoiles – et donc dans le début et la durée de l’époque de réionisation. Les étoiles géantes de 100 masses solaires ou plus sont les rock’n’rollers de l’astronomie : elles vivent vite et meurent jeunes. Les étoiles plus petites transformeraient leur combustible nucléaire plus lentement, ce qui implique que si les étoiles étaient responsables de la réionisation, le processus se serait déroulé sur plusieurs centaines de millions d’années.
Lumières noires
Quelle que soit leur taille, toutes ces étoiles auraient fini leur existence dans des supernovæ de feu avant de s’effondrer dans des trous noirs. Et ces trous noirs – peut-être plus que les étoiles dont ils sont issus – ont peut-être alors alimenté le moteur de la réionisation. Les trous noirs avalent voracement le gaz à proximité et, à mesure que le gaz tombe, la gravité le comprime et le chauffe à des températures de millions de degrés. Le gaz est si chaud que si la majeure partie finit par disparaître dans le trou noir, une partie est renvoyée dans l’espace sous la forme de jets, qui brillent si fort que la lumière peut être vue à mi-chemin à travers le cosmos. Nous appelons ces balises des quasars.
Des années 1960 aux années 1990, les quasars étaient vraiment le seul moyen de sonder l’univers primitif. Au début, les astronomes n’avaient aucune idée de ce qu’ils étaient. Les quasars ressemblaient à des étoiles proches mais avaient d’énormes décalages vers le rouge – un rougissement de leur lumière causé par l’expansion de l’univers. Les redshifts impressionnants indiquaient que les quasars étaient beaucoup plus éloignés que n’importe quelle étoile autonome et étaient donc beaucoup plus brillants. Le premier jamais trouvé, 3C 273, avait un décalage vers le rouge de 0,16, indiquant que sa lumière avait commencé à voyager il y a environ deux milliards d’années.
« Puis, très rapidement », explique l’astrophysicien de l’Université de Princeton Michael A. Strauss, « les gens ont trouvé des quasars jusqu’à redshift 2 » – une période de rétrospective de plus de 10 milliards d’années. En 1991, Maarten Schmidt, James E. Gunn et Donald P. Schneider, travaillant ensemble à l’observatoire Palomar en Californie, avaient trouvé un quasar avec un décalage vers le rouge de 4,9, datant de 12,5 milliards d’années avant le présent, ou juste un milliard d’années et changer après le Big Bang.
Pourtant, les analyses du quasar redshift 4.9 n’ont trouvé aucune preuve que sa lumière était absorbée par l’hydrogène neutre. Apparemment, l’univers avait déjà été réionisé au moment où la lumière de ce quasar avait commencé son voyage vers la Terre.
Pendant la majeure partie des années 1990, personne n’a été en mesure de trouver un quasar plus éloigné que celui-ci. L’échec n’était pas dû à un manque d’instruments puissants – le télescope spatial Hubble et les télescopes Keck du Mauna Kea à Hawaï ont été mis en ligne au début des années 1990, augmentant considérablement la capacité des astronomes à voir profondément dans l’univers – mais parce que les quasars sont rares à commencer avec. Ils n’émergent que des trous noirs supermassifs les plus massifs. Et nous ne pouvons les détecter que si leurs jets de gaz sont dirigés directement sur nous. De plus, ces jets n’explosent que lorsqu’un trou noir avale activement du gaz. Pour la plupart des trous noirs, ce type d’activité a culminé entre un décalage vers le rouge de 2 et 3, lorsque les galaxies étaient plus riches en gaz, en moyenne, qu’elles ne le sont aujourd’hui. Si vous regardez plus loin que ce point idéal dans le temps cosmique, le nombre de quasars chute rapidement.
Ce n’est qu’en 2000, lorsque le Sloan Digital Sky Survey a commencé à rechercher méthodiquement une énorme bande de ciel avec les plus grands détecteurs numériques jamais construits jusque-là, que le record a été brisé pour de bon. « Le Sloan a tout simplement réussi à trouver des quasars lointains », explique Richard Ellis, professeur d’astrophysique à l’University College de Londres. « Ils ont trouvé quelque chose comme 40 ou 50 quasars au-delà d’un redshift de 5,5. » Mais l’enquête n’a pas pu remonter beaucoup plus loin qu’une poignée de quasars qu’elle a trouvés entre le redshift 6 et 6,4, et même à cette distance, il n’y avait aucun signe d’hydrogène neutre. Ce n’est qu’avec la découverte d’un quasar à redshift 7.085, par l’UKIRT Infrared Deep Sky Survey à Mauna Kea, que les astronomes ont trouvé de petites mais significatives quantités d’hydrogène absorbant les ultraviolets obscurcissant la lumière de l’objet. Ce quasar, connu sous le nom d’ULAS J1120+0641, brillait environ 770 millions d’années après le Big Bang. Cela a finalement permis aux astrophysiciens de plonger un orteil dans l’ère de la réionisation cosmique – mais juste un orteil car même si près du Big Bang, la majeure partie de l’hydrogène neutre avait déjà été détruite.
Ou peut-être pas. Il est possible que ce quasar se trouve dans une région inhabituellement clairsemée d’hydrogène neutre restant et que la plupart des autres quasars à cette distance auraient été plus complètement enveloppés. Il est également possible que ULAS J1120+0641 se trouve dans une région particulièrement dense ; peut-être que la réionisation était déjà complète à peu près partout ailleurs. Sans plus d’exemples, les astronomes ne peuvent pas être sûrs, et les chances de trouver suffisamment de quasars à cette distance pour faire une étude statistique robuste sont minces.
ULAS J1120+0641 a de toute façon beaucoup à dire aux astronomes. D’une part, dit Ellis, « le nombre de quasars diminue si fortement avec la distance qu’il est inconcevable que des trous noirs massifs soient une source majeure de rayonnement qui réionise l’univers ». D’autre part, le trou noir qui alimente ce quasar particulier doit avoir une masse d’un milliard de soleils pour générer la quantité d’énergie qui le rend visible de si loin. « Il est presque impossible de comprendre comment il a pu se former dans le temps limité dont disposait l’univers jusqu’à ce point », déclare Ellis. Néanmoins, la forme l’a fait. Abraham Loeb, président du département d’astronomie de Harvard, souligne que si une étoile de première génération de 100 masses solaires s’effondrait dans un trou noir quelques centaines de millions d’années après le Big Bang, elle aurait pu atteindre des proportions de quasar dans le temps disponible si les conditions étaient réunies. « Mais vous auriez besoin d’alimenter le trou noir en continu », dit-il, et il est difficile d’imaginer comment vous pourriez faire cela. « Ils brillent si fort, ils produisent tellement d’énergie qu’ils expulsent le gaz de leur voisinage. » Sans un approvisionnement en gaz à proximité, le quasar s’obscurcit temporairement, permettant au gaz de s’accumuler à nouveau jusqu’à ce qu’il puisse reprendre vie et épuiser à nouveau son approvisionnement en carburant. Alors que ce processus cyclique se répète, dit Loeb, « le trou noir ne peut croître que pendant une fraction du temps ».
Pourtant, les trous noirs peuvent également grossir en fusionnant les uns avec les autres, et la fusion devrait accélérer leur croissance. De plus, Loeb et ses co-auteurs ont suggéré dans un article de 2003 que ces premiers trous noirs pourraient s’être formés à partir d’étoiles qui n’étaient pas de 100 masses solaires, mais d’un million de masses solaires. « C’est devenu une idée populaire », dit Loeb, étayé par les travaux récents sur la taille des étoiles et par des simulations telles que celle de Greif. « Et parce que ces étoiles brilleraient aussi brillamment que toute la Voie lactée, vous pourriez, en principe, les voir avec le télescope spatial James Webb », le successeur massif du télescope Hubble dont le lancement est actuellement prévu en 2018.
Quête Galactique
Alors même que la chasse aux quasars lointains s’est plus ou moins essoufflée, la recherche de galaxies de plus en plus proches du big bang a décollé. L’événement déclencheur le plus important a peut-être été une image appelée Hubble Deep Field. Il a été créé en 1995, lorsque Robert Williams, alors directeur du Space Telescope Science Institute, a utilisé un avantage du bureau connu sous le nom de «temps discrétionnaire du directeur» pour viser Hubble sur une zone de ciel manifestement vierge et le laisser regarder pendant 30 minutes. environ pour ramasser les objets faibles qui pourraient s’y trouver. « Certains astronomes très sérieux lui ont dit que c’était une perte de temps », se souvient l’ancien réalisateur Matt Mountain, « qu’il ne verrait rien ».
En fait, le télescope a détecté plusieurs milliers de petites galaxies faibles, dont beaucoup parmi les plus lointaines jamais vues. Les images Deep Field ultérieures, réalisées avec la caméra Wide Field 3 améliorée et sensible à l’infrarouge de Hubble, qui est environ 35 fois plus efficace que son prédécesseur, ont trouvé encore plus.
« Nous sommes passés de quatre ou cinq galaxies avec un décalage vers le rouge de 7 ou plus à plus de 100 », a déclaré Daniel Stark, professeur d’astronomie à l’Université de l’Arizona. L’une de ces galaxies ultra distantes, décrite par Stark, Ellis et plusieurs co-auteurs dans un article de 2012, semble avoir un décalage vers le rouge d’au moins 11,9, ce qui la situe à moins de 400 millions d’années après le Big Bang. Comme le quasar détenteur du record, ces jeunes galaxies peuvent en dire long aux astronomes sur la distribution de l’hydrogène intergalactique à l’époque. Lorsque les observateurs regardent leur sortie de lumière ultraviolette, une fraction importante de ce qu’ils s’attendraient à voir manque, absorbée par l’hydrogène neutre qui les entoure. Cette fraction diminue progressivement à mesure qu’ils regardent des galaxies plus éloignées du Big Bang – jusqu’à ce que, environ un milliard d’années après la naissance de l’univers, le cosmos soit totalement transparent.
En bref, non seulement les galaxies existaient pour fournir une source de rayonnement ionisant, mais elles révèlent également comment l’univers est passé de neutre à entièrement ionisé. Les détectives astronomiques ont un pistolet fumant, et ils ont une victime. Il y a cependant un hic. Lorsqu’ils prennent la centaine de galaxies trouvées jusqu’à présent au-dessus d’un décalage vers le rouge de 7 et extrapolent sur tout le ciel, ils ne produisent pas suffisamment de rayonnement ultraviolet total pour ioniser tout l’hydrogène neutre. Le pistolet ne semble pas avoir été assez puissant pour faire le travail. L’énergie requise ne pouvait pas non plus provenir de trous noirs ; il n’y avait tout simplement pas assez de temps pour que de nombreux trous noirs supermassifs se forment.
Pourtant, la réponse peut être relativement simple. Aussi faibles qu’elles nous paraissent, les galaxies que nous pouvons voir à la limite de la vision de Hubble sont vraisemblablement les plus brillantes de leur époque. Il doit y avoir beaucoup plus de galaxies à cette distance qui sont tout simplement trop sombres pour être vues avec n’importe quel télescope existant. L’hypothèse est suffisamment raisonnable pour dire que « je pense que la plupart des gens croient maintenant que les galaxies font la majeure partie du travail de réionisation de l’univers », déclare Ellis.
La carte Einstein
Quant à ce à quoi ressemblent vraiment les galaxies naissantes et quand elles se sont allumées pour la première fois, « nous n’en sommes pas encore là », admet Stark. « Les galaxies que nous voyons sont assez petites, et elles semblent beaucoup plus jeunes que les galaxies qui ont été étudiées en détail [from] un milliard à deux milliards d’années plus tard. » Mais ces petites et jeunes galaxies comptent déjà jusqu’à 100 millions d’étoiles. Et le mélange de leurs couleurs (après avoir corrigé le fait que leur lumière est décalée vers le rouge) suggère que leurs étoiles sont en moyenne plus rouges que c’est à quoi on pourrait s’attendre dans une galaxie naissante.
« Ces objets », dit Stark, « semblent avoir formé des étoiles depuis au moins 100 millions d’années déjà. Hubble nous a emmenés près du précipice, là où nous verrons la première génération d’étoiles. Mais il faudra le télescope spatial James Webb pour nous y emmener.
Hubble n’a cependant pas épuisé ses options. Le télescope lui-même ne peut voir que jusqu’à une certaine limite de faiblesse sans prendre des expositions absurdement longues. Pourtant, l’univers a fourni ses propres lentilles naturelles qui peuvent augmenter la puissance de Hubble. Ces soi-disant lentilles gravitationnelles tirent parti du fait que des objets massifs – dans ce cas, des amas de galaxies – déforment l’espace qui les entoure, déformant et parfois grossissant les objets qui se trouvent bien au-delà.
En particulier, dit l’observateur Marc Postman du Space Telescope Science Institute, « nous obtenons une grande amplification de toutes les galaxies très éloignées qui se trouvent derrière ces amas. Elles peuvent être 10 ou 20 fois plus brillantes que des galaxies comparables sans lentille. » Postman est le chercheur principal du Cluster Lensing and Supernova Survey avec Hubble, un programme qui a utilisé la technique pour identifier quelque 250 galaxies supplémentaires entre le redshift 6 et 8 et une poignée d’autres pouvant aller jusqu’au redshift 11. D’après ce qu’ils ont vu ainsi Jusqu’à présent, les résultats sont cohérents avec ceux issus des différentes enquêtes Deep Field.
Récemment, Hubble est allé encore plus loin dans un projet appelé Frontier Fields, qui a débuté en 2013. Jusqu’à la fin de 2016, Mountain et d’autres astronomes ont découvert des images de galaxies lointaines 100 fois plus faibles que tout ce qui avait été vu auparavant. Les galaxies se trouvent derrière six amas particulièrement massifs et puissants. Chaque amas a été observé pendant 140 orbites de Hubble, totalisant plus de 100 heures. « Cela nous permettra de sonder plus profondément dans l’univers que tout ce que nous avons jamais vu », déclare Jennifer Lotz, l’observatrice principale du projet.
Recherche en rafale
Un autre type de phare cosmique, quant à lui, pourrait finalement s’avérer être une sonde encore meilleure de l’univers primitif. Lorsqu’ils ont été découverts pour la première fois dans les années 1960, les sursauts gamma – de courtes explosions de rayonnement à haute fréquence qui apparaissent dans des directions aléatoires – étaient un mystère absolu. De nos jours, les astronomes pensent que beaucoup d’entre eux proviennent de la mort d’étoiles très massives. Lorsque les étoiles s’effondrent pour former des trous noirs, elles crachent des jets de rayons gamma dans l’espace. Lorsque les jets percutent les nuages de gaz environnants, ils déclenchent une rémanence lumineuse secondaire de lumière visible et infrarouge qui peut être vue par les télescopes conventionnels.
Voici comment fonctionnent les observations : lorsque l’observatoire en orbite Swift Gamma-Ray Burst détecte un flash de rayons gamma, il pivote pour pointer ses télescopes embarqués sur l’endroit. En même temps, il transmet les coordonnées de l’emplacement aux observateurs au sol. Si leurs télescopes arrivent avant que l’éclair ne disparaisse, les astronomes peuvent mesurer le décalage vers le rouge de la rémanence et donc le décalage vers le rouge – et l’âge – de la galaxie où le sursaut s’est produit.
Ce qui rend la technique si précieuse, c’est que les sursauts gamma donnent à d’autres objets cosmiques un aspect positivement faible. « Pendant les premières heures », explique Edo Berger, un astrophysicien de Harvard spécialisé dans les sursauts, « ils surpassent probablement les galaxies d’un facteur d’un million, et ils sont 10 à 100 fois plus brillants que les quasars ». Vous n’avez pas besoin d’une longue exposition avec Hubble pour les voir. En 2009, un télescope sur le Mauna Kea a mesuré de manière fiable le décalage vers le rouge d’un sursaut à 8,2, le mettant à 600 millions d’années après le Big Bang.
Le flash était si brillant, dit Berger, qu’il aurait pu être vu jusqu’à un décalage vers le rouge de 15 ou même 20, ce qui serait moins de 200 millions d’années après le Big Bang, près du moment où les toutes premières étoiles auraient pu briller. Et il est tout à fait plausible, dit-il, que ces étoiles très massives soient exactement du genre à produire des sursauts gamma lorsqu’elles meurent. En fait, dit Berger, il y a des raisons de penser que ces étoiles de première génération créeraient des sursauts gamma si énergétiques qu’elles apparaîtraient plus brillantes que celles découvertes jusqu’à présent, même si elles seraient plus éloignées.
De plus, contrairement aux quasars, qui ne se produisent que dans les galaxies avec des trous noirs supermassifs, et contrairement aux galaxies que Hubble peut voir, qui sont les pointes les plus brillantes d’un grand iceberg galactique, les sursauts gamma sont tout aussi puissants dans les minuscules galaxies que dans de grands. Ils fournissent, en d’autres termes, un échantillon beaucoup plus représentatif de l’univers à un moment donné. L’inconvénient, dit Berger : 99% des sursauts gamma sont dirigés loin de la Terre, et sur le reste par jour environ qui est détecté par les satellites, seule une infime fraction est à un décalage vers le rouge élevé. Rassembler un échantillon représentatif de salves de redshift extrêmement élevées prendrait donc une décennie ou plus, et Swift ne durera probablement pas aussi longtemps, dit Berger. Idéalement, note-t-il, quelqu’un devrait lancer un satellite successeur qui pourrait fournir des coordonnées de rafale au télescope James Webb ou aux trois instruments au sol de classe 30 mètres qui devraient fonctionner au cours de la prochaine décennie. Les propositions en ce sens n’ont jusqu’à présent pas obtenu le feu vert de la NASA ou de l’Agence spatiale européenne.
Dans tous les cas, une fois que le télescope James Webb et la prochaine génération de gigantesques télescopes au sol commenceront leurs observations, les chasseurs de quasars, les arpenteurs de galaxies et ceux qui recherchent les rémanences révélatrices des sursauts gamma dans d’autres longueurs d’onde électromagnétiques pourront cataloguer beaucoup des objets plus anciens et plus faibles qu’ils ne le peuvent aujourd’hui. Leur travail aidera à déterminer exactement ce qui se passait dans le tout premier univers.
Les radioastronomes, quant à eux, se tourneront vers un certain nombre d’instruments, notamment le Murchison Widefield Array en Australie, le Precision Array for Probing the Epoch of Reionization en Afrique du Sud et en Virginie-Occidentale, le Square Kilometre Array qui sera construit en Australie et en Afrique du Sud. , et les antennes Low Frequency Array situées dans plusieurs pays européens – pour cartographier les nuages d’hydrogène neutre qui disparaissent lentement au cours du premier milliard d’années de l’histoire cosmique.
L’hydrogène lui-même émet des ondes radio. Donc, en principe, les astronomes peuvent regarder ces émissions à différentes époques, chacune décalée vers le rouge d’une quantité différente, selon la distance à laquelle elles se trouvent. Ils peuvent ensuite reconstituer des instantanés de l’hydrogène au fur et à mesure qu’il est rongé par le rayonnement à haute énergie. Les astronomes ont utilisé l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array dans le désert chilien, par exemple, pour détecter le monoxyde de carbone dérivant dans l’espace entre les étoiles de deuxième génération dans les galaxies immatures un milliard d’années après le Big Bang.
Lorsque les cosmologistes ont détecté pour la première fois le rayonnement électromagnétique résiduel du Big Bang en 1965, cela les a poussés à essayer de comprendre l’histoire de la vie de l’univers depuis sa naissance jusqu’à nos jours. Ils n’en sont pas encore là. Mais il y a tout lieu de croire que d’ici 2025, le 60e anniversaire de cette découverte, les derniers blancs restants seront enfin comblés.
https://www.newscientist.com/article/2162537-we-have-found-traces-of-the-universes-first-ever-stars/
https://www.scientificamerican.com/article/first-stars-in-the-universe/