Eclaircissement sur le « brouillard cosmique » ou ère de ré-ionisation

Illustration du brouillard cosmique ou période de ré-ionisation

En étudiant le spectre de cinq galaxies lointaines, les chercheurs ont relevé, à leur grande surprise, une baisse rapide de l’hydrogène neutre qui bloquait le rayonnement ultraviolet. La période de ré-ionisation semble avoir pris fin plus vite que prévu.

Dans sa prime jeunesse, l’Univers a connu une période dite de ré-ionisation. L’hydrogène (électriquement) neutre était abondant et bloquait le rayonnement ultraviolet. Il était alors opaque et impénétrable … Peu à peu, l’épais brouillard cosmique s’est dissipé ou plutôt, est devenu transparent car l’hydrogéne neutre était ionisé par les rayonnements ultraviolets intenses émis par les premières étoiles (au sein des jeunes galaxies) et/ou par les trous noirs supermassifs (la matière absorbée par le trou noir est aplatie et libère alors énormément d’énergie).

La petite tache rouge au centre est une des galaxies étudiée par les chercheurs avec le VLT

Pour tenter d’en apprendre plus sur cette période qui reste hors de portée des instruments, une équipe de chercheurs s’est interréssée à une poignée de galaxies lointaines. En observant leurs spectres, notamment dans la raie de Lyman-alpha, ils ont relevé des différences « spectaculaires » qu’ils étaient loin de soupçonné. La raie de Lyman-alpha est une des plus fortes émission dans l’ultraviolet et renseigne les astronomes sur la période de ré-ionisation. Il est apparu que « la quantité de lumière ultraviolette qui a été bloquée entre les premières et les dernières galaxies de notre échantillon » sont très différentes. « Lorsque l’Univers avait seulement 780 millions d’années, cet hydrogène neutre était assez abondant, et remplissait de 10 à 50 % du volume de l’Univers » raconte Laura Pentericci (Observatoire astronomique de Rome), auteur de l’article scientifique. En « seulement 200 millions d’années, la quantité d’hydrogène neutre a chuté à un niveau très bas, semblable à ce que nous voyons aujourd’hui. Il semble que la phase de réionisation a dû se passer plus rapidement que les astronomes ne le pensaient jusque là ».

Les chercheurs pointent d’avantage la première génération d’étoiles comme responsables de cette débauche d’énergie qui a conduit à la ré-ionisation. Ils n’oublient pas de préciser que ces travaux devront être « infirmer ou confirmer » dans l’avenir. La nouvelle génération de télescopes spatiaux (JWST) ou terrestres (E-ELT) seront d’excellents instruments permettant d’approfondir ces recherches.

En vidéo, illustration de la période de ré-ionisation.

Source : ESO.

Crédit photo : ESO/M. Kornmesser/L. Pentericci.