Quand les lumières se sont-elles allumées dans l'univers?

L'univers a vécu un «âge des ténèbres» prolongé jusqu'à ce que l'hydrogène se réionise. Maintenant, les chercheurs sont plus près de savoir quand cela s'est produit.

Par Nola Taylor Redd  | Publication: lundi 8 août 2016

Une carte montrant l'histoire de l'univers, y compris le passage de l'hydrogène neutre à l'hydrogène ionisé résultant dans l'univers que nous voyons aujourd'hui.

NAOJ

L'univers primitif se cache derrière le manteau de son âge sombre, une période de temps que la lumière ne semble pas percer. Même la durée de ces années invisibles reste incertaine. Dans le cadre de ses efforts pour sonder les secrets de ces années cachées, le satellite Planck de l'Agence spatiale européenne a récemment annoncé les contraintes les plus précises sur l'ère d'évasion de l'univers, révélant pour la première fois que les premières étoiles et leurs galaxies suffisent à éclairer la obscurité.

Essayer de percer le voile des ténèbres a été une lutte de plusieurs décennies pour remonter dans le temps près de 14 milliards d'années. Après le Big Bang, l'univers chaud s'est rapidement refroidi et les particules atomiques les plus simples se sont formées. Les protons et les électrons du premier univers sont constamment entrés en collision, créant une soupe chaude qui empêchait la lumière de passer. L'âge des ténèbres avait commencé.

Alors que le gaz se refroidissait et que la galaxie en expansion s'étirait dans l'espace-temps, les particules se recombinaient pour former de l'hydrogène neutre. Comme l'aube naissante, l'univers est devenu progressivement plus transparent, sa lueur graduelle imprimée sur le bruit radioélectrique que les scientifiques reconnaissent comme le fond des micro-ondes cosmiques (CMB). L'univers est cependant resté sombre, car rien n'a produit de lumière visible.

La gravité a travaillé dur pour changer cela. Il n'a pas fallu longtemps pour que la force commence à rassembler les matériaux, formant les premières étoiles et galaxies. Les galaxies brillantes connues sous le nom de quasars, dont les trous noirs supermassifs centraux produisent de puissants jets de lumière et de matière, ont également peuplé le premier univers. La chaleur des jeunes objets a brisé l'hydrogène neutre au fil du temps dans le processus connu sous le nom de réionisation, avec des bulles de lumière à balayage lent se propageant vers l'extérieur des objets brillants. Au fur et à mesure que les bulles grandissaient et se chevauchaient, l'univers redevenait visible et l'Âge des ténèbres prenait fin. (Le changement d'état dans l'hydrogène qui a permis un univers visible est appelé l'époque de la réionisation.)

Peut-être l'un des attributs les plus difficiles de l'âge des ténèbres est la difficulté inhérente à clouer au moment où il s'est terminé et combien de temps il a duré. Parce que la lumière n'a pas brillé depuis le début de l'âge sombre, les scientifiques doivent s'appuyer sur la lueur du CMB pour leur fournir des indices sur le moment où la recombinaison a réuni les particules pour rendre l'univers progressivement plus transparent. Les observations des premières galaxies et quasars, les objets les plus brillants de l'univers, aident à réduire la durée pendant laquelle les lumières étaient éteintes.

Les résultats les plus récents de Planck suggèrent que le moment de la réionisation, lorsque la lumière des premiers objets a recommencé à briser les molécules, s'est produit environ 55 millions d'années plus tard que les études précédentes l'avaient placé.

"Il est clair que nous mesurons maintenant un début ultérieur de réionisation", déclare le scientifique du projet Planck Jan Tauber a déclaré par e-mail.

Le scientifique de Planck, Graca Rocha, du Jet Propulsion Laboratory, souligne que les mesures de Planck sont devenues plus précises au fil du temps. Rocha, qui a présenté une partie des recherches lors de la réunion de l'American Astronomical Society à San Diego, en Californie, en juin, a souligné la barre d'erreur dans les calculs, un nombre qui a diminué au fil du temps. Les résultats les plus récents ont une erreur de moins de neuf mille anthes.

"Nous rétrécissons la gamme de réionisation, lorsque les premières étoiles commencent à se former", a déclaré Rocha à Astronomy. "Les gens sont ravis de cette baisse."

Des objets étranges disparaissent

Les premières premières estimations suggèrent que la réionisation s'est déroulée extrêmement rapidement, nécessitant des corps astronomiques inhabituels pour éliminer l'obscurité. La tension monte alors que les scientifiques cherchent à concilier plusieurs formes d'observation. Les nouveaux chiffres de Planck ont ​​aidé à soulager une partie de la pression car les calculs plus précis suggéraient que de nouvelles choses n'étaient finalement pas nécessaires.

"Ces premières mesures nécessitaient des" objets étranges "pour réioniser l'univers, mais ces préoccupations ont maintenant été dissipées par Planck", explique Tauber.

"Nous savons maintenant que les premières galaxies que nous pouvons déjà observer sont suffisantes pour réioniser l'univers à l'époque indiquée par le [Contexte cosmique des micro-ondes]."

Depuis son lancement en 2009, Planck a sondé le début de l'univers, cherchant à en savoir plus sur le début et la fin de l'âge des ténèbres. Pendant trois quarts de décennie, le vaisseau spatial a contribué à améliorer la compréhension de l'ère invisible en pénétrant le voile des ténèbres qui l'entoure.

L'analyse plus sophistiquée révèle que les premiers objets n'ont commencé à séparer le brouillard de particules que "assez tard", dit Tauber. Planck révèle que l'univers n'était pas ionisé à plus de 10% au moment où l'univers avait 475 millions d'années. Il a également démontré que le processus s'est terminé rapidement, en environ 250 millions d'années.

"Ce modèle est très cohérent avec les observations des premières galaxies", explique Tauber.

Ces galaxies permettent aux scientifiques d'estimer la quantité totale de lumière disponible dans le premier univers pour diviser à nouveau les particules.

"Donc, les estimations basées sur Planck et CMB sont maintenant en plein accord avec les observations directes."

Source: http://www.astronomy.com
Lien: http://www.astronomy.com/news/2016/08/when-did-the-lights-turn-on-in-the-universe?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR0aFrT7ZLCJtYXgE089uD5WqhOJvbvtIrSbb3Z_BtmZibY4NQorxXpJepc