Le James Webb se rapproche de la découverte de ce qui a ionisé l’univers

Les astronomes ont déterminé que les galaxies dites «fuyantes» pourraient être responsables du déclenchement de la dernière grande époque de transformation de notre univers, celle qui a ionisé le gaz interstellaire neutre.

Il y a des milliards d’années, notre univers était beaucoup plus petit et beaucoup plus chaud qu’il ne l’est aujourd’hui. Au tout début, il était si petit et si chaud qu’il était à l’état de plasma, où les électrons étaient séparés des noyaux atomiques. Mais lorsque l’univers avait environ 380 000 ans, il s’est refroidi au point que les électrons ont pu se recombiner sur leurs noyaux, formant une soupe d’atomes neutres.

Cependant, les observations de l’univers actuel révèlent que presque toute la matière de l’univers n’est pas du tout neutre. Au lieu de cela, il est ionisé, encore une fois à l’état de plasma. Quelque chose a dû se produire dans les milliards d’années qui ont suivi pour transformer le gaz neutre du cosmos en un plasma ionisé. Les astronomes appellent cet événement l’époque de la réionisation et soupçonnent qu’il s’est produit au cours des premières centaines de millions d’années après le Big Bang. Mais ils ne savent pas comment cet événement transformationnel s’est déroulé.

L’un des grands débats de la cosmologie moderne est la source de la réionisation. Une hypothèse est que les quasars sont responsables. Les quasars sont les noyaux ultra brillants entourant les trous noirs supermassifs qui pompent d’énormes quantités de rayonnement à haute énergie. Ce rayonnement pourrait facilement inonder l’univers et le transformer de neutre à ionisé. Mais le problème avec cette hypothèse est que les quasars sont relativement rares, et qu’ils ont donc du mal à couvrir le volume de l’univers.

Une autre hypothèse est que les jeunes galaxies riches en formation d’étoiles en seraient responsables. Dans ce scénario, le processus d’ionisation du gaz neutre est plus répandu dans l’univers. Chaque galaxie individuelle n’est capable d’ioniser le gaz que dans son voisinage proche, mais comme il y a tellement de galaxies, il est possible de réioniser l’univers entier. Mais la seule façon d’y parvenir est que suffisamment de rayonnement de haute énergie s’échappe des galaxies et pénètre dans le milieu environnant.

Une équipe d’astronomes a utilisé le télescope spatial James Webb pour étudier cette hypothèse. Ils ne peuvent pas étudier directement le rayonnement sortant des galaxies, car ce rayonnement est absorbé par les milliards d’années-lumière de matière entre nous et ces galaxies. Donc, à la place, ils ont dû chercher d’autres indices. En utilisant la capacité de James Webb à étudier les galaxies lointaines, ils ont pu mesurer à quel point les galaxies étaient compactes et à quel point elles étaient riches en formation d’étoiles. Ils ont ensuite pu comparer ces galaxies à des galaxies similaires trouvées dans l’univers actuel pour créer une estimation de la quantité de rayonnement qui s’en échappe.

Ils estiment qu’en moyenne, les galaxies de l’univers primitif ont laissé échapper environ 12 % de leurs photons de haute énergie disponibles. C’est juste assez pour potentiellement réioniser l’ensemble du cosmos dans un laps de temps relativement court.

Les résultats ne sont cependant pas concluants en raison du nombre d’hypothèses que les astronomes ont dû faire. Mais cela pointe dans une direction intrigante pour résoudre cette énigme cosmique de longue date.

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