Les scientifiques n’ont pas réussi à détecter un signal clé provenant de l’espace – et l’ont utilisé pour expliquer certaines des parties les plus anciennes de l’univers.
L’incapacité à capter le signal a permis aux chercheurs de mieux comprendre les premières galaxies à exister. C’est l’une des premières fois qu’ils ont pu étudier la période connue sous le nom d'”aube cosmique”, lorsque les premières étoiles et galaxies sont apparues.
Les scientifiques sont maintenant en mesure de fixer des limites à la masse et à l’énergie émanant de ces premières étoiles et galaxies – en utilisant une méthode contre-intuitive.
Les chercheurs étaient à la recherche d’un signal spécifique, connu sous le nom de ligne d’hydrogène de 21 centimètres. Après ne pas l’avoir trouvé, ils ont pu écarter certains scénarios pour les débuts des étoiles et des galaxies de l’univers.
Ces galaxies ne peuvent pas encore être vues directement. Mais la nouvelle étude permet de comprendre l’un des moments les plus importants du cosmos, lorsqu’il est passé d’un état largement vide à un état plein d’étoiles.
La raie de l’hydrogène à 21 centimètres est un signal radio produit par les atomes d’hydrogène dans l’univers primitif. Les scientifiques peuvent l’utiliser pour examiner entièrement les populations de galaxies très anciennes.
À un moment donné, les scientifiques espèrent voir la lumière la plus ancienne de ces premières galaxies. Et en 2018, des chercheurs ont publié une étude qui suggérait qu’ils l’avaient fait – mais ont constaté que le signal était beaucoup plus fort que prévu, et les conclusions restent contestées.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé le radiotélescope indien SARAS3 pour essayer de trouver un scénario qui pourrait expliquer pourquoi ce signal était si brillant. Mais ils n’ont pas pu trouver d’explication à ce phénomène.
Le fait de ne pas l’avoir détecté a toutefois permis aux chercheurs de comprendre les galaxies qu’ils recherchaient en premier lieu. Cela suggère également que les implications dramatiques de cette découverte de 2018 – que quelque chose de très inattendu se passait dans l’univers primitif – ne sont pas le cas, et que les scientifiques peuvent retourner travailler sur des scénarios plus conventionnels.
“Nous recherchions un signal avec une certaine amplitude”, a déclaré Harry Bevins, doctorant au Cavendish Laboratory de Cambridge et auteur principal de l’article. “Mais en ne trouvant pas ce signal, nous pouvons mettre une limite à sa profondeur. Cela, à son tour, commence à nous informer sur la luminosité des premières galaxies.”
Les scientifiques espèrent que cette recherche marque le début d’une nouvelle ère de développements dans notre compréhension de l’aube cosmique et des débuts de l’univers. Le nouveau JWST de la Nasa, par exemple, sera capable de voir directement des galaxies individuelles dans l’univers primitif.
“Il s’agit pour nous d’une première étape dans ce qui, nous l’espérons, sera une décennie de découvertes sur la façon dont l’Univers est passé de l’obscurité et du vide au royaume complexe des étoiles, galaxies et autres objets célestes que nous pouvons voir de la Terre aujourd’hui”, a déclaré dans un communiqué le Dr Eloy de Lera Acedo du Cavendish Laboratory de Cambridge, qui a codirigé les recherches.
L’étude est décrite dans un article intitulé “Astrophysical constraints from the SARAS 3 non-detection of the cosmic dawn sky-averaged 21-cm signal” (Contraintes astrophysiques de la non-détection du signal 21 cm de l’aube cosmique dans le ciel), publié dans Nature Astronomy aujourd’hui.
