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L'univers est bien moins brillant qu'il y a 13 milliards d'années

Grâce au télescope spatial Spitzer, des astronomes ont découvert que l'univers était bien plus brillant que prévu un milliard d'années après le Big Bang. Les anciennes galaxies étaient plus scintillantes que celles présentes dans le ciel aujourd'hui.

Un milliard d'années après le Big Bang, l'univers scintillait bien plus que ne le pensaient les scientifiques jusqu'à présent. C'est la conclusion d'une étude présentée le 8 mai 2019 par la Société Royale d'Astronomie du Royaume-Uni. Il y a plus de 13 milliards d'années, la plupart des galaxies étaient bien plus brillantes que celles que nous voyons aujourd'hui en observant le ciel.

Les astronomes montrent que les galaxies aussi lumineuses n'étaient alors pas un fait rare. Cette découverte permet aussi de mieux comprendre la réionisation, une phase entamée environ 400 millions d'années après le Big Bang.

D'où venait cette luminosité ?

Les scientifiques expliquent cette luminosité particulière de l'univers par le « rayonnement ionisant » qui était alors important. Comme son nom l'indique, ce rayonnement peut produire des ions, c'est-à-dire des atomes chargés électriquement. Cette énergie peut être transposée par un rayonnement électromagnétique (comme des rayons X ou des rayons gamma).

L'incroyable brillance de l'univers quand il était plus jeune peut donner des indices sur la réonisation de l'univers. Peu après le Big Bang, l'univers était si chaud qu'aucun électron ne pouvait se lier aux noyaux atomiques (formés de protons et neutrons). On dit que l'univers était ionisé. À force de s'étendre et de refroidir, l'univers a permis aux électrons et noyaux de s'associer enfin pour former des atomes. Cela s'est produit environ 380 000 ans après le Big Bang.

Pourtant, l'univers a ensuite connu une période de réionisation : elle se serait produite 400 millions d'années après le Big Bang. Elle pourrait être liée à la naissance des premières étoiles, qui auraient ionisé l'espace environnant sous forme de bulles autour d'elles (jusqu'à ioniser la quasi totalité du gaz intergalactique, comme les observations astronomiques actuelles le montrent).

Pour que cette explication soit valable, il aurait fallu que les galaxies ou étoiles de cette époque soient différentes de celles que nous connaissons aujourd'hui. Grâce au télescope spatial Spitzer, les astronomes ont collecté une lumière qui a voyagé pendant 13 milliards d'années jusqu'à nous (ce qui permet de regarder juste avant la fin de la réionisation). Les 135 galaxies très lumineuses qui ont été observées pourraient bien avoir produit des rayonnements ionisants.

Les astronomes espèrent en apprendre davantage sur ce sujet avec le lancement du télescope spatial James-Webb en 2021. Grâce à son miroir primaire de 6,5 mètres de diamètre (contre 85 centimètres pour Spitzer), il devrait permettre de voir les mêmes galaxies avec encore plus de précision.