Les astronomes ont dévoilé une carte tridimensionnelle d’une précision sans précédent de l’univers primitif, révélant un vaste réseau de faible lumière et de gaz entre les galaxies qui est resté largement invisible lors des études précédentes. Cette percée, réalisée grâce aux données de l’expérience sur l’énergie sombre du télescope Hobby-Eberly (HETDEX), offre une nouvelle perspective sur la période de formation de l’univers, connue sous le nom de « midi cosmique », lorsque la formation des étoiles a culminé il y a environ 9 à 11 milliards d’années.
Cartographie de la « Mer de Lumière »
La carte ne montre pas seulement les galaxies – les « villes » lumineuses du cosmos – mais aussi la lueur diffuse de l’hydrogène gazeux et des galaxies plus petites et plus sombres qui se trouvent dans les espaces qui les séparent. Ceci est important car les études précédentes se sont largement concentrées sur le catalogage de galaxies individuelles et brillantes, manquant un élément essentiel de la structure de l’univers primitif. Comme l’explique l’auteur principal Maja Lujan Niemeyer : “Il y a toute une mer de lumière dans les zones apparemment vides entre les deux.”
Cette « mer de lumière » est créée par le rayonnement Lyman-alpha, émis lorsque les atomes d’hydrogène sont dynamisés par de jeunes étoiles chaudes. C’est une signature caractéristique d’une formation intense d’étoiles, ce qui en fait un indicateur clé de l’activité galactique au cours de cette époque cruciale. Le co-auteur de l’étude, Robin Ciardullo, note que cette technique leur a permis de localiser des galaxies faibles et des nuages de gaz jusqu’alors inconnus.
Cartographie de l’intensité des lignes : une nouvelle approche de la cartographie cosmique
Les chercheurs ont utilisé une technique appelée Line Intensity Mapping (LIM) pour créer la carte. Contrairement aux méthodes traditionnelles qui identifient les galaxies une par une, LIM mesure la lumière combinée de la longueur d’onde Lyman-alpha de l’hydrogène dans de vastes régions du ciel. Cela leur permet de tracer non seulement les galaxies brillantes, mais également le gaz diffus qui les entoure et les relie, ce qui donne lieu à une « carte thermique » de l’éclairage cosmique.
La carte a été construite à partir d’un énorme ensemble de données de plus de 600 millions de spectres collectés par HETDEX, initialement conçu pour mesurer l’expansion de l’univers et étudier l’énergie noire. En réutilisant ces archives et en exploitant les superordinateurs avec une programmation personnalisée, l’équipe a reconstruit une vue 3D de la distribution de l’hydrogène sur un volume cosmique massif. La gravité provoque l’agrégation de la matière. L’équipe a donc utilisé les positions des galaxies connues pour interpréter la lueur de fond plus faible, révélant ainsi des structures auparavant indétectables.
Implications pour comprendre la formation des galaxies
En cartographiant l’hydrogène au cours de l’ère de formation d’étoiles la plus active de l’univers, les astronomes ont désormais une idée plus claire de la façon dont les galaxies ont rassemblé du gaz, formé des étoiles et assemblées dans les structures à grande échelle que nous observons aujourd’hui. La recherche suggère que les futures études cosmiques pourraient s’appuyer de plus en plus sur la cartographie d’intensité pour révéler non seulement les objets les plus brillants de l’univers, mais aussi le cadre lumineux complet qui les relie entre eux.
Cette étude marque une première étape passionnante dans l’utilisation de la cartographie d’intensité pour comprendre la formation et l’évolution des galaxies, selon le co-auteur Caryl Gronwall. La combinaison de télescopes avancés comme le télescope Hobby-Eberly avec de nouveaux instruments complémentaires ouvre la voie à un âge d’or de la cartographie cosmique, promettant une compréhension plus approfondie des origines et de l’évolution de l’univers.
