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Pourquoi les astronomes cherchent un signal âgé de 12 milliards d'années dans l'univers

Des astronomes tentent de détecter un signal âgé de plus de 12 milliards d'années. Grâce à lui, il serait possible d'en savoir plus sur la formation des premières étoiles de l'univers.

Pourquoi chercher sans relâche un signal âgé de 12 milliards d'années dans l'univers ? Des astronomes sont convaincus qu'il pourrait permettre d'en savoir plus sur les premières étoiles de l'univers. Ils l'expliquent dans une étude publiée le 2 septembre 2019 sur arXiv.org.

« L'évolution de la structure de l'univers primitif possède une valeur significative pour notre compréhension de la cosmologie et de l'astrophysique. Pourtant, il reste non observé », entament les auteurs de cette étude. L'univers jeune, ou primordial, désigne les époques anciennes et denses de l'univers, depuis le Big Bang (daté d'il y a 13,8 milliards d'années).

Étudier la réionisation : qu'est-ce que c'est ?

Les chercheurs s'intéressent en particulier à l'époque de reionisation. Entre 132 millions et 951 millions d'années après le Big Bang, cette époque est marquée par deux évolutions importantes, résume l'Observatoire de Paris : « l'ionisation de tout le gaz neutre » (les atomes perdent ou gagnent des charges et sont donc chargés électriquement) et « la formation des premières étoiles et des premières structures contenant ces étoiles ». Mais la réionisation n'a jamais été observée.

Pour en savoir plus sur cette époque, les scientifiques veulent repérer un signal précis, une onde électromagnétique de longueur d'onde 21 cm. Cette onde est émise par des nuages de gaz composés d'hydrogène neutre. Ce gaz constituait la majeure partie de l'univers jeune, lorsque la « soupe » de protons et de neutrons a commencé à refroidir. Comme le résume un communiqué qui accompagne la publication de l'étude, ce sont ces atomes d'hydrogènes qui, en se regroupant, ont formé les toutes premières étoiles à l'origine de l'époque de la réionisation.

Un signal faible et confus

Les scientifiques cherchent à détecter l'onde émise par l'hydrogène neutre. Mais ce signal « est extrêmement faible et il y a beaucoup d'autres galaxies entre nous et lui. Elles perturbent et rendent difficile l'extraction des informations que nous recherchons », explique Cathryn Trott du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR) en Australie, co-autrice de l'étude.

C'est donc la clarté de ce signal que les scientifiques ont cherché à améliorer dans cette nouvelle étude. Les données sont recueillies à l'aide du Murchison Widefield Array (MWA), un impressionnant radiotélescope australien dédié à l'étude de l'univers depuis sa naissance. À partir de données enregistrées en 2013 par le MWA, les scientifiques ont cherché à affiner leur analyse et à exclure des éléments qui brouillent le signal (y compris des interférences provoquées par la diffusion de la radio sur Terre).

Il reste encore du travail pour que ce signal vieux de plus de 12 milliards d'années puisse enfin être détecté par les scientifiques. Cette nouvelle étude les approche un peu plus de l'espoir de pouvoir observer un jour l'époque de la réionisation.