Des signaux ont été détectés à partir d'étoiles nées à peine 180 millions d'années après le Big Bang.
Quelles étaient ces premières étoiles, comment et quand se sont-elles formées? Comment ont-ils affecté le reste de l'univers? Ce sont des questions auxquelles les astronomes et les astrophysiciens se sont penchés au fil des ans.
On pense qu'il y a longtemps, environ 400 000 ans après le Big Bang, l'univers était sombre. Il n'y avait ni étoiles ni galaxies, et l'espace était rempli d'hydrogène neutre. Puis, au cours des 50 à 100 millions d'années qui ont suivi, la gravité a lentement collecté des nuages de gaz denses, qui ont finalement commencé à s'effondrer et à former des étoiles. Mais maintenant, il semble que l'histoire devra être réécrite.
Dans une nouvelle étude, publiée dans la revue Nature, une équipe internationale de scientifiques rapporte la détection de signaux d'étoiles nées à peine 180 millions d'années après le Big Bang.
«La découverte, que nous poursuivons depuis 12 ans, a été une grande avancée technique. Une petite antenne radio dans le désert a vu plus loin que les télescopes spatiaux les plus puissants, ouvrant pour nous une nouvelle fenêtre sur l'univers primitif. Dans l'étude, nous avons dû séparer le bruit du vrai signal, qui dans certains cas était mille fois plus faible que les interférences. C'est comme essayer d'entendre le bruit d'un colibri battant au milieu d'un ouragan », déclare Peter Kurczynski, un chercheur de la National Science Foundation qui a participé à l'étude.
On suppose que les premières étoiles étaient massives et sont mortes très rapidement. Bien qu'ils émettent beaucoup de lumière ultraviolette, ils sont trop faibles pour les télescopes actuels tels que le Hubble. Mais les astronomes ont suggéré que ces premiers-nés pourraient être indirectement indiqués par des baisses du rayonnement de fond cosmique - la rémanence du Big Bang, qui s'est produit il y a 13,8 milliards d'années. Ces creux créent un signal radio clair associé à l'absorption du rayonnement de fond par l'hydrogène gazeux.
Une chronologie mise à jour de l'Univers montrant des étoiles nées 180 millions d'années après le Big Bang. Crédit: NRFuller, National Science Foundation.
Pour trouver les signatures des premières étoiles de l'univers, l'équipe a utilisé un spectromètre radio au sol situé à l'observatoire de radioastronomie de Murchison en Australie occidentale. Après un an d'étalonnage du détecteur, les chercheurs ont trouvé ce qu'ils cherchaient. Ils ont détecté un signal d'une fréquence de 78 MHz, qui, selon les théoriciens, se situe dans la plage associée à la formation d'étoiles 180 millions d'années après la naissance de l'univers.
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Résultats inattendus
Les résultats de l'expérience menée confirment les hypothèses théoriques décrivant l'heure de naissance des premières étoiles et leurs principales propriétés, mais soulèvent de nouvelles questions.
L'étude a montré que le gaz dans l'univers était beaucoup plus froid que prévu - environ -270 degrés Celsius. Cela suggère que soit les astrophysiciens manquent quelque chose d'important, soit cela peut être la première preuve d'une physique non standard, en particulier, l'interaction des baryons (matière normale) avec la matière noire dans le jeune univers.
«Nous avons peut-être appris quelque chose de nouveau et de fondamental sur la mystérieuse matière noire, qui représente 85% de toute la matière de l'univers, et avons eu un premier regard sur la physique au-delà du modèle standard», a conclu Judd Bowman, auteur principal de l'étude à l'Arizona State University. ETATS-UNIS).
Roman Zakharov
